“脑科学与教育”特刊
学生是学习的主人，学生是用脑进行学习的，脑是学生学习的主要器官。因此我们有必要从脑与认知科学的角度思考今天的教育、改进今天的教育。《教育家》杂志七月重磅推出“脑科学与教育”特别策划，全刊围绕“儿童青少年脑发育全景图普”“脑科学与学习变革”“脑科学与情绪调控、社会性发展”“脑科学与学科教学”等主题，约请了北京大学、北京师范大学、华东师范大学、香港大学、中科院等大学及科研机构的专家学者，用科普的表达方式为大家分享当今“脑科学与教育”研究的前沿信息和新发现，以及脑科学对教育教学、学生学习带来的改变。欢迎阅读和订阅。
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本期推送来自西南大学何清华团队的研究成果——“注意力的脑机制及其培养”。
我们经常会听到家长和老师们用如下的词语来描述孩子：“萌”和“熊”。仿佛孩子是“天使”与“恶魔”的结合体。
熊孩子在日常生活是非常多见的，这与儿童阶段的注意力和大脑发育有一定联系。
不仅如此，一项由搜狐教育提供的研究报告总结了学龄前儿童十大常见问题行为，其中排名前三的分别是：
① 注意力差、易分心；
② 饮食相关问题，如偏食、挑食、厌食；
③ 多动症状明显。
这三个相对排名靠前的问题行为中，①和③可以归为一类，一般称作注意缺陷多动障碍（Attention Deficit Hyperactivity Disorder，ADHD）。
近年来患ADHD的儿童越来越多，2003-2016年美国大约有440万患病儿童，而我国目前大约有1400~1900万的ADHD儿童。
在人群中，ADHD的发病率大概是5%左右，也就是说50个孩子中会有2-3个孩子有注意力方面的问题。
在本文中，我将首先介绍什么是注意力，接着介绍注意力的大脑基础，最后我将结合最近的研究，从课程、认知训练和神经反馈三个方面介绍如何培养注意力。
01
注意力及其大脑基础
我们先通过一个关于注意非常重要的现象——“变化盲视”来为大家介绍什么是注意力。
这种现象在日常生活中非常常见，请大家回想一下今天早上上班途中公交车司机的长相？大家可能都回忆不起来了，其原因就是因为我们没有注意。
在心理学定义中，注意就是将我们的心理活动对一定对象的指向与集中。
如果我们将大脑的资源放到人身上，我们就会看到这个人；放到天气身上，就会注意到天气，这就是注意。
心理学家们用大量的实验研究发现注意资源是稀缺的，有限的，也就是说我们不能注意到所有的外界刺激，每个人对外界刺激的加工都具有选择性。
什么刺激能被加工，什么不能，都取决于是否得到注意资源的分配，而刺激的特点、个人的经验等等都会影响到注意资源对刺激的分配。
注意依靠大脑中资源的分配，而注意力不集中是各个年龄段共有的问题，并不仅仅在熊孩子身上。
但注意力不集中在低龄段的孩子里更为常见，这是因为注意需要依靠前额叶皮层的资源，而前额叶皮层在儿童阶段还没有发育完全。
所以ADHD其实是一种与大脑相关的疾病，而不能被归咎于孩子自身行为或家庭教养，可能只是因为他的前额叶相关脑区比其他的孩子稍微慢一些。
注意力问题有时还会跟其他障碍混淆，因为其本身会导致孩子各科成绩不甚理想，老师和家长可能会误认为孩子智力有问题。
ADHD的孩子注意力方面会表现出如下问题：
常难以集中注意力、走神、看起来没有在听、易分心，看起来不关心细节、粗心大意、做事没有条理等等。
不仅如此，ADHD的孩子还有多动的特点：
坐立不安，一会儿玩这个，一会儿玩那个，还在教室里面走来走去，比较冲动，不能等待等等。
人的注意力是不断发展变化的，这当然与大脑的发育有关。研究表明在每个年龄段，我们能够集中注意的时间和内容都是不一样的。
我们从出生开始便有的只是无意注意，比如你在一个很小的婴儿耳边摇铃铛，他会转过头来看你，这是我们与生俱来的无意注意。
两岁以下的幼儿基本以无意注意为主，他们的注意随外界刺激而变化。
随着年龄增长，孩子开始发展出有意注意——即有目的、需要一定意志努力的注意：
两岁左右是7分钟；
三岁左右是9分钟；
四岁左右是12分钟；
五六岁是20分钟。
这就是为什么在幼儿园课程设计时，都要求一个模块不能超过20分钟，因为孩子没有办法持续维持有意注意超过20分钟。
有意注意是一种特有的注意，使得我们能在课堂上集中注意，所以是我们注意力的核心。
我们的大脑控制着注意加工，且机制非常复杂。心理学家们已经发现注意涉及三个重要的大脑区域，分别对应注意的三个不同成分：警觉、定向和执行控制。
警觉的大脑网络可以使我们保持清醒并维持意识的运转；
定向的网络可以将我们的注意资源分配到一个目标身上；
执行控制能够保证我们在分配注意的时候不受干扰。
这三个大脑区域主要分布于前额叶，特别是执行控制网络，而这一块区域正是可以区分我们与其他动物的脑区，也是儿童期发展变化迅速的脑区。
有研究对比了ADHD儿童和正常儿童的大脑活动，结果发现在执行注意任务时，正常儿童前额叶有一定的脑活动，而ADHD儿童在此区域的大脑活动是比较弱的。
在进化的角度来看，从老鼠、猫、兔子、海豚、黑猩猩，到我们人类，脑的发育有几个特点：
第一是大脑容量越来越大，大脑所占身体的比重越来越大；
第二是大脑表面积越来越大，表现为越来越不光滑，老鼠的大脑比较光滑，而人类的大脑却拥有很多褶皱；
第三也是最重要的一点，大脑表面积的增加并不是所有功能区域成比例增长的。
以老鼠的大脑为例，老鼠的大脑里基本都是负责感知运动的皮层，所以老鼠每天脑子里想的就是吃什么、怎么吃、去哪玩的问题。
猫比老鼠的大脑多了一些联合皮层，可以用来简单地思考。
猴子则有更多的大脑区域可以去思考和实现一些生活理想，而这些功能对于人来讲更是重要了。
所以从进化的角度来看，人类特有的前额叶区域是用来应对不断发展的社会，并提供重要的适应性技能的。
有研究表明，在人类的5~20岁之间，前额叶皮层是最后发展成熟的。所以有些孩子的“熊”，就是由于大脑发育延缓导致的注意力不集中引起的。
02
注意力的培养
了解了注意力的概念和注意力的大脑基础之后，我们来谈一下注意力的培养。
提升注意力的第一种办法是药物治疗。一般而言如果确诊ADHD，医生可以开一些中枢神经兴奋的药物，来提高前额叶皮层的激活程度，弥补发育上的不足，使其达到正常水平，这样患者就可以更好地控制自身行为，提升其注意力。
第二种办法是有针对性地给ADHD患者定制心理学相关的培训课程。
这类课程可以是传统课堂模式，也可以采用互联网的新形式。
比如我与冯廷勇教授一起合作为5岁幼儿开发了一套课程，共12课时，每课时30分钟，采用小班训练（每次6人），每周训练2次，持续6个星期。
课程分为单项品质训练和综合训练，并且每天都有训练的项目和目标。研究选择了两个班，对其中一个班进行注意力训练，另外一个班则不训练。
对于两个班都在训练前和训练后进行了注意力测试，结果表明训练前两个班在注意力上基本没有差别，但是训练后则有很大不同：经过了训练的班级注意力明显提升。
结合互联网，现在已经可以实现使用APP或认知训练游戏来训练注意力。国际上已有很多研究者都证明了这些认知训练确实可以提高孩子的认知能力。
我们与北京师范大学薛贵教授合作了基于中国的基因-脑-行为大数据计划（大约3000人的基因-脑-行为数据），定位了每一种认知能力的大脑区域，并根据这些信息设计了相应的训练小游戏。
03
神经反馈训练
最后来谈一谈结合神经影像技术和实时传输技术的神经反馈训练。
这种训练可以借助神经影像设备记录对应脑区的大脑活动，并实时显示给训练者，使得训练者实时看到并实时调节此区域的激活程度，这种调节非常有效，迁移效果也较好。
训练完成后可以不再借助仪器设备而只通过“意念”控制大脑活动，这种方法可以使得训练者将习得的技巧固化下来，在以后需要的时候应用。
目前我们在与北京师范大学朱朝喆教授、重庆儿童医院陈立副教授一起尝试通过近红外脑功能成像技术来进行ADHD儿童的神经反馈治疗。
综上所述，注意力是我们大脑的一种能力，注意资源有限，注意力与大脑前额叶的功能密切相关。对注意力的干预除了药物以外，还可以选择有科学原理支持的线上线下课程或者基于脑的神经反馈治疗方法。
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