导语
近日，北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室暨IDG/麦戈文脑科学研究院隋婧、陶沙团队合作，在心理学权威期刊Educational Psychology Review（IF 11.9）发表题为“Multilevel Predictors of Reading and Mathematics Achievement: A Systematic Review with a Multimodal Neuroimaging Illustration”的综述论文。研究系统整合了165篇针对儿童青少年阅读与数学成就的预测性研究，提出了一个涵盖早期发展条件、认知能力、情绪动机、家校环境以及神经影像指标的多水平预测框架，并进一步结合多模态磁共振影像融合分析示例，探讨了中国小学生的语文和数学成绩在大脑层面的共享与特异性表征，为理解儿童语文和数学学业成就的共同与特异性路径提供了新视角。
背景
众所周知，阅读与数学是儿童学业发展两大核心基石，深刻影响个体长期教育轨迹、职业发展、身心健康与社会适应。长期以来，两类学科成就的影响因素研究分散于生物发育、认知加工、情绪行为、家庭学校环境、神经影像等多个独立领域，现有综述多局限单一维度，难以构建统一、整合的发展解释模型；且客观神经标记相关研究长期独立于行为发展综述，极少纳入完整学业预测体系。为填补上述研究空白，研究团队遵循PRISMA系统综述规范，检索EBSCO、PubMed、Web of Science三大数据库，经筛选与方法学质量评估，最终纳入165项高质量研究论文，开展了系统整合分析。
多层级发展框架
研究团队将所有学业预测变量归纳为五大层级：围产期与早期生活条件、认知技能、家校环境，行为情绪动机、神经影像指标，并明确了各层级在儿童学业发展链条中的定位分布与传导逻辑。从纳入研究的分布来看（图1），认知能力类预测研究占比最高（49%），家庭学校环境次之，神经影像相关研究样本量最少、证据最为稀缺（仅7%）。
图1 综述纳入研究的信息统计
围产期与早期生活条件作为远端发展起点，涵盖低出生体重、早产、环境污染、婴幼儿营养健康等前置因素，不会直接影响学业表现，而是通过塑造早期认知基础间接作用于读写与数学发展。与此同时，社会经济弱势会放大相关损害，不同环境暴露也存在领域特异性负面影响，如锰暴露偏重损伤数学能力，产前空气污染则主要干扰阅读所需的音形加工。家庭与学校环境构成外部学习机会结构。作为认知与情绪发展的外部边界条件，家庭经济、亲子阅读、数感启蒙等资源差异会拉开学业分层，校园欺凌不利于数学学习，良好师生关系与归属感能同步保护两类学科发展。行为、情绪与动机过程构成内在调节通路，如同认知资源的调度调节器，自控力与社会情绪能力能够延续早期学业优势、解释阅读性别差距，负面情绪会拖慢学业进步，数学焦虑仅对数学表现产生显著抑制，学业自我认知与成绩还存在双向预测的循环关系。儿童认知技能是距离学业成果最近的核心载体，是先天条件与外部环境转化为学习表现的关键中介，其中执行功能、一般智力是支撑两门学科发展的通用底层能力。语言相关加工技能专属阅读发展，而数量表征、视空间与逻辑推理能力则是数学发展的特异性基础。神经影像指标作为专属儿童的客观近端生物标记，能够补足传统行为、环境变量仅能解释60%-80%学业差异的局限，直观呈现认知与情绪加工的神经底层机制，但受制于检测成本与样本条件，不便开展校园大规模常规筛查。
多模态脑影像预测
在系统综述的基础上，为直观展示神经影像如何嵌入多层预测框架，团队依托儿童学校功能与脑发展（CBD）纵向队列，选取了两个独立中国小学队列，共562名6–12岁儿童，整合了功能磁共振（fMRI）、结构磁共振（sMRI）、弥散张量成像（dMRI）三种模态的脑影像数据，同时匹配标准化阅读、数学测验及注意、记忆、推理、视空间四大认知能力测评，采用MCCAR+jICA多模态融合+预测算法（图2），以期揭示儿童阅读和数学学业成绩背后潜在的脑与认知共享的与特异性的作用基础。
图2 多模态脑影像分析研究设计
研究发现，儿童语文（阅读）与数学学业成绩对应的脑影像特征存在共享与分化并存的规律（图3）：即两类学科的优异表现均依托于发育更完善的额顶控制网络，具体体现为该网络更高的低频振幅、背外侧前额叶更大的灰质体积以及上纵束更完整的白质纤维结构；而阅读能力专属神经表征包括额下回布洛卡语言区与默认网络相关脑区，数值计算与空间加工能力则需要视觉联合皮层和顶内沟的特异性支撑；即便剔除年龄、性别带来的干扰变量，这套影像学特征预测模式依旧稳定成立。
图3 两类学业成绩引导融合得到的多模态MRI成分
在跨中心预测性能验证中，结合年龄与多模态脑特征相似度指标，儿童阅读（r=0.54）、数学（r=0.58）成绩均可实现跨中心稳健交叉验证，模型亦可有效泛化至独立外部队列，对应预测系数分别为0.44、0.48。更重要的是，面向多种认知能力的纵向预测结果显示，基线期脑影像特征能预判一年后多项认知能力，尤其是注意能力的发展变化；其中阅读相关脑模式更能预测记忆能力，数学相关脑模式对推理能力的预测性更高，这与前期认知相关脑影像特征的空间相似度分析结果相互印证。
图4 儿童学业成绩预测
总体而言，本研究表明儿童阅读与数学的个体学业成绩由多种预测因子共同作用而成，在大脑层面共享额顶功能网络，并具备各自特异性的脑影像预测表征。这一研究为理解儿童学业表现提供了新的视角，引导学界关注多层次要素对学业发展的综合影响，为推进精准、均衡的儿童学业风险早期筛查，设计个性化教育支持方案提供了重要的理论参考。
论文信息
本研究受到科技创新2030“脑科学与类脑研究”重大项目、国家自然科学基金、北京市科委北京脑专项及中央高校基本科研业务费等项目的资助。北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室何昱衡、龙萍、陈睿为论文共同第一作者，隋婧研究员与陶沙教授为共同通讯作者。
论文链接：https://doi.org/10.1007/s10648-026-10189-6
论文信息：He, Y., Long, P., Chen, R. et al. 2026. Multilevel Predictors of Reading and Mathematics Achievement: A Systematic Review with a Multimodal Neuroimaging Illustration. Educational Psychological Review. 38, 91.
