学前儿童执行功能综述

【摘 要】执行功能指的是个体对自己的意识和行为进行监督和控制的一系列心理过程.学前期是儿童执行功能发展的重要时期.执行功能是与其他功能相互促进、协调发展的,尤其与心理理论发展有密切联系.早期生活环境对执行功能的发展有显著影响.研究者认为,有必要研制相关的早期执行功能评价工具及干预方案,对教师进行有关执行功能发展的专业培训,并向家长宣传有关执行功能发展的知识,以促进学前儿童执行功能发展.

【关 键 词】学前儿童；执行功能；心理理论；生活环境；早期干预

【中图分类号】G610【文献标识码】A【文章编号】1004-4604（2013）07/08-0081-05

当前,执行功能研究逐渐成为儿童认知发展研究领域的热点,尤其对学前儿童执行功能的研究较多.对学前儿童执行功能进行深入研究,既有理论意义,又有实践指导价值.就理论而言,执行功能研究能促使我们对脑内亿万神经元的分布式活动有更清晰的认识,从而为揭示儿童的身心关系开辟广阔的研究空间.就实践而言.执行功能研究有助于我们形成更先进的学前教育理念,为学前教育工作者提供相关的实践指导,也有助于我们更好地诊断和治疗自闭症、多动症等儿童发展性障碍,及时为特殊儿童提供有效的干预.从而实现特殊教育的更优化.本文介绍执行功能的概念及历史发展,并对当前国内外有关学前儿童执行功能的研究进行梳理.

一、执行功能的概念及历史发展

执行功能被认为是人类认识活动的最高级过程,几乎体现了人的所有认知机能.所谓执行功能（Execuu’veFunction,EF）是指个体对自己的意识和行为进行监督和控制的一系列心理过程.一般认为,执行功能是人们在认知活动过程中监控外部世界和内心活动,排除或抑制无关信息的干扰,选择必要的信息输入,并从长时记忆中提取有关信息,对这些信息进行比较、整合,从而抑制不必要的、但已形成的优势反应,以产生协调有序的动作和行为时所必须具备的高级认知功能.换言之.执行功能就是指在完成复杂的认知任务时,对各种认知过程进行协调,以保证认知系统以灵活、优化的方式实现特定目标的一般性控制机制,它的本质是对其他认知加工过程进行监控和调节.

从历史发展的角度看,执行功能研究大致经历了三个发展阶段.

第一阶段,以1868年Harlow首次提出的“前额叶损伤会导致计划功能严重丧失”的学说为标志.研究者发现,在第一次世界大战中,很多前额叶受损的士兵丧失了完整执行一项任务的能力.在此后相当长的一段时间内,执行功能被等同为由前额叶调节的认知功能.20世纪60年代前,绝大多数有关执行功能的研究都聚焦在大脑前额叶损伤对某种技能的影响方面.

随着神经科学的不断发展.研究者发现执行功能的执行过程除依赖于前额叶皮层外,还有扣带前回、顶叶皮层和海马等的共同参与,而额叶本身更是一个非常复杂的区域,它所涉及的系列认知加工远远不只执行功能一项,因此二者不是等同的概念.

第二阶段,20世纪70年代,研究者开始针对执行功能的某一方面进行研究,执行功能的成分分离成为研究的主要方向之一.许多研究者为更科学地确定执行功能的构成成分,在执行功能研究中进行了探索性因素分析,如Levin将执行功能分为语义联想/概念形成、持续性/去抑制、计划/策略,Welsh将执行功能分为流畅性和快速反应、检测设验证和冲动控制、计划.C5ennington等人选取10岁左右的儿童为研究对象,将儿童的执行功能划分为行为抑制、规则转换或认知灵活性、工作记忆.Hughes等人选取3～7岁儿童为被试,将儿童的执行功能分为注意灵活性、工作记忆、抑制性控制.Smith和Ionides将执行功能分为五个部分,即注意和抑制、任务管理、编码、计划、监控.Miyake等最早采用潜变量分析方法考察了执行系统的统一性与多样性,发现存在信息刷新、抑制优势反应和任务转换等三种主要的执行功能.Collette和Linden通过脑成像方法将执行功能分解为抑制、转换过程、刷新以及双任务协调四种基本成分.

其实,到目前为止,对于执行功能的组成成分仍然没有形成统一的认识,不过研究者普遍认可执行功能的三大子成分是工作记忆、抑制性控制、认知或心理灵活性.工作记忆是大脑在较短的时间内保存信息和对信息进行处理的能力.抑制性控制是掌控和筛选个体想法和冲动的能力.认知或心理灵活性是敏捷调整需求、优先处理某些事务或观点的能力,从而使个体能在不同条件下自如应用不同的规则.然而,从执行功能的实质看,认知或心理灵活性是将工作记忆中的内容根据需要进行灵活改变的能力,其中既包含了抑制性控制,又包含了工作记忆,是属于工作记忆和抑制性控制混合的执行功能.

第三阶段,20世纪90年代中后期开始,有研究者以“执行功能”这样的术语对执行功能进行比较全面深入的研究,并取得了很多具有重大意义的研究成果.

Zelazo等人认为执行功能是在问题解决过程中必须具有的一种功能结构.他们将执行功能分为两种：一种是与背外侧前额叶皮层区域（DorsolateralPrefrontalCortex,DL-PFC）有关的冷执行功能（CoolExecu6veFunction,CoolEF）.另一种是与眶额皮层（OrbitofrontalCortex,OFC）有关的热执行功能（HotExecutiveFunction,HotEF）.冷执行功能被认为是纯认知的,一般在1岁左右开始发展,3～4岁是冷执行功能发展的关键期.从其生理基础推测,冷执行功能可能是由抽象的、去情境化的问题引发的.热执行功能又被称为情感决策,往往伴随高度的情感活动,通常要对接收到的情感进行灵活的意义评价.

后来,Overman和他的同事在进行传统的儿童冷执行功能测查任务——反向择物（objectreversal）研究时发现,婴幼儿的反向择物成绩随年龄增长不断提高,且在2岁半前存在性别差异.这一结论与以往冷执行功能研究得到的结果不甚相同.由此.研究者开始进一步探索对执行功能分类的新方法.这也促使执行功能研究成为当前发展心理学、发展认知神经科学等领域的研究热点.但是,心理学家和发展认知神经科学家在有关执行功能的分类上仍存在一定分歧.还需要进行深入研究,以验证各种有关的检测设.二、执行功能的研究成果

1.学前儿童执行功能的发展规律

总体来看,执行功能最早是在1岁左右开始发展的,重要的发展变化出现在2～5岁,到7岁时已与成人基本相似,到12岁左右会在许多标准执行功能测试中达到成人水平,但仍有一些指标要持续发展到成年期.

具体地说,3岁时,大多数儿童能完成涉及两项规则的任务（例如,“如果它是红色的,把它放在这里,但如果它是蓝色的,把它放在那里”）.这表示儿童可以直接或重新定向他们的注意方向,从而作出深思熟虑的选择（认知或心理灵活性）,在干扰面前保持专注（抑制性控制）,在把事情理出头绪后能时刻牢记规则（工作记忆）.当然,在生命的头三年里,执行功能虽然会初步发展,但仍是非常有限的.

相比之下,5岁儿童的心理表现明显更为复杂.5岁儿童基本能够解决涉及注意力从第一项规则转向另一项规则,然后再返回第一项规则的认知问题,即使前后两项规则是相互矛盾的（例如,“如果是颜色游戏,把红色正方形放在这里,如果是形状游戏.把红色正方形放在那里”）.他们也具备了抑制不合适反应的能力,即使这件事是他们非常想做的（例如,“我现在很想吃糖果,但我会等待,因为如果我等待,将得到更多的糖果”）,或者是他们习惯做的（例如,“在前面的5分钟里,我一直在按颜色规则进行分类,但现在我需要转换成按形状规则进行分类”）.儿童还有能力执行多步骤的、经过仔细考虑的计划（例如,“为了要在三步内将这些球堆叠成正确的顺序,我需要从这里开始,接下来这样做,然后再那样做”）.

可见,学前期是执行功能发展的关键期,儿童的执行功能会发生质的飞跃.不过,儿童的执行功能存在较大的个体差异,需要在实践中得到发展.在具备了注意导向、牢记规则、抑制冲动、制订计划等基本的执行功能后,随着进一步的练习,儿童会不断发展更有效的执行功能,以适应更加复杂的情境,完成更具挑战性的任务.执行功能的发展会一直持续到青春期甚至成年早期.

2.执行功能与其他功能的协调发展

在学前期及以后,执行功能的各方面都会发生系统性变化,且它们之间是相互促进、共同发展的.执行功能的发展与学前儿童的数学、语言及社会关系等能力的发展是密不可分的.

有研究发现,与执行功能较弱的同龄人比,有较强的工作记忆、抑制和注意技能的学前儿童在早期数学、语言能力发展测试上的得分更高；与仅教字母和数字的方式不同,直接培养儿童的执行功能,会对儿童早期读写能力和算术技能的发展产生积极影响.执行功能为儿童的学习能力、社会性等的发展提供了必要的基础.在入园时,儿童在执行功能上存在较大的个体差异,会影响儿童之后能否成功适应幼儿园,与他人建立良好关系等.执行功能对人际交往和其他社会行为有重要推动作用,具体表现在组织信息、制订（修改）计划、解决问题与完成任务等多个方面.执行功能与其他功能之间的发展协调性,除对一般正常发展个体适用外,也适用于特殊儿童.研究发现,有特殊需要的儿童,如自闭症儿童,或阅读障碍儿童,往往会在执行功能上存在一些困难.

学前儿童在执行功能、学习能力和社会适应能力等方面的协调发展关系,有力证明了学前儿童执行功能的培养应与早期言语能力、数学能力、社会交往能力等方面的发展相结合.针对存在执行功能发展障碍的儿童,特殊教育工作者应尽早实施有效干预,以促进特殊儿童发展.

3.执行功能与心理理论发展存在密切联系

研究者之所以认为执行功能与心理理论发展存在相关,主要是因为：（1）两者的发展关键期相近并有着相似的发展趋势.3～5岁既是儿童心理理论显著发展变化的时期,也是儿童执行功能发生重要变化的时期,而且它们的转折期都发生在4岁左右.（2）执行功能和心理理论成绩间存在显著相关,通过训练,儿童的执行功能发展可以提高心理理论测查任务的成绩,反之亦然.通过对经典心理理论测查任务的分析发现,无论是意外地点任务还是意外内容任务,儿童都必须抑制当前的优势反应.也就是说,顺利完成心理理论任务需要得到执行功能的支持.甚至有许多研究证实,抑制性控制是执行功能与心理理论共同的成分.（3）执行功能研究最初来源于神经心理学家对前额叶受损病人的分析,而来自脑成像研究的证据证实,前额叶同时也是心理理论发展的重要生理基础.（4）来自特殊儿童研究的证据表明,自闭症儿童的心理理论发展显著落后于同龄儿童,同时他们在许多经典的执行功能测查任务中也得分偏低.

执行功能与心理理论的关系研究日益成为儿童认知发展研究的重点.研究者进行了大量实证研究,对二者的相关性提出了多种理论检测设,可以归纳为以下四种.（1）心理理论是执行功能发展的前提条件,如Pemer等人将心理理论中的元表征能力视为执行功能发展的基础.（2）执行功能是心理理论发展的前提条件,如目前已有大量研究证实心理理论任务的完成要求个体具备一定的抑制性控制能力.（3）心理理论任务与执行功能任务的完成都需要个体具备一些共同的心理成分.如Zelazo等人认为二者均以条件性推理为基础.（4）执行功能包含心理理论,即心理理论只是执行功能的一个组成部分.以上理论检测设均需要更加深入与细化的研究证据的支持.

4.早期生活环境对执行功能发展的显著影响

陈鹤琴说：“儿童教育要取得较大的效益.必须优化环境.”有证据表明,在婴幼儿12个月大时,他们的经验已经为其执行功能的持续性发展奠定了基础,但与此同时,婴幼儿执行功能的发展又非常容易受不良早期经验干扰.遭受和忽视,有孤儿院抚养经历,早产,有围产期并发症,出生前暴露于酒精环境等,都会显著影响学前儿童执行功能的发展.

从神经解剖学的证据看,成长中的有害压力会对大脑的结构发展产生破坏性影响.学前儿童在工作记忆、注意力和抑制性控制等方面的发展“赤字”,与早期曾经接触过高度紧张的环境有很大关系.这些有害的压力会影响执行功能发展所涉及到的大脑回路的化学基础,也会损害特定的神经结构.这些神经结构正是个体试图维持工作记忆,抑制习惯性动作,或以更灵活的方式解决问题的区域.同样值得注意的是.和执行功能相关的大脑区域和回路,与控制着学前儿童对威胁和压力产生反应的更深层的大脑结构（如边缘系统）有着广泛的联系.

学前儿童在成长过程中处于由家庭、幼儿园和社区等众多环境组合而成的纷繁复杂的关系网之中,其中家庭环境是学前儿童接触的主要环境.家庭经济状态、父母受教育程度、家庭结构等.都会对学前儿童的成长产生直接影响.研究表明,能够促进执行功能发展的环境往往是由父母一子女组成的简单关系（包括家里和家外）,这种关系有利于引导儿童从完全依赖成人支持逐渐转变为自己独立执行任务.此外,经常体验各种社会互动的儿童,在入学时更能够抵御杂念,控制自己对他人的行为和情绪反应,更符合成人的要求和规则,并且能更好地完成具有目标导向的任务.与高社会经济背景儿童相比,低社会经济背景儿童在工作记忆、认知灵活性和抑制性控制方面的测试得分均比较低.这一结论也得到了以7～12岁儿童为对象的前额叶功能电生理学研究的证据支持.

综上所述,执行功能的发展在学前儿童的发展过程中占重要地位,它是儿童具备各类日常生活能力的基础.执行功能的健康发展,不仅是儿童顺利完成学业任务和成功适应各种社会关系的重要保障,而且有利于儿童在一般智力测验中获得较高分数.这一点已经得到新的神经生理学研究证据的支持.为此,科学家和临床医生已经开始设计和评估具体的评价工具和干预方案,旨在帮助那些存在执行功能发展障碍的学前儿童,尤其是在注意力和工作记忆两方面.近年来,越来越多的干预和评价研究机构公布了旨在促进学前儿童工作记忆和注意力等执行功能发展的培养方案及其积极的短期影响效果.脑科学研究表明,对儿童执行功能的培养会对儿童前额叶皮层的发展产生有益的影响,进而促使儿童的执行功能进一步发展.当然,这需要教师接受过有关执行功能发展的专业培训.

在对教师进行有关执行功能发展专业培训的同时,还应该积极向家长宣传促进儿童早期执行功能发展的知识,因为家长在学前儿童健康发展中的作用是不可替代的.掌握必要的早期执行功能发展的知识和促进方法,可以有效避免一些教育误区,促进学前儿童健康发展.