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工作记忆与有无注意力缺陷多动障碍儿童的数学技能

工作记忆与数学技能在有无注意力缺陷多动障碍（ADHD）的儿童中的研究

一个女孩在学校白板上解决数学问题

Gaye, F., Groves, N. B., Chan, E. S. M., Cole, A. M., Jaisle, E. M., Soto, E. F., & Kofler, M. J. (2024). 工作记忆与有无注意力缺陷多动障碍儿童的数学技能. 神经心理学, 38(1), 1–16. https://doi.org/10.1037/neu0000920

关键点

  • 注意力缺陷多动障碍（ADHD）儿童经常出现工作记忆和数学技能的缺陷。该研究考察了特定工作记忆成分（中央执行系统、语音短时记忆、视空间短时记忆）、ADHD症状和数学成就之间的关系，涉及186名8-13岁的儿童。
  • 所有三个工作记忆成分都显著且大致相等地预测了儿童的数学成就，解释了56%的变异。
  • 中央执行系统与数学的关系部分通过与ADHD不注意症状的共享关联来传达。相比之下，语音和视空间短时记忆与ADHD症状无关。
  • 尽管具有启发性，但研究的局限性包括横断面设计和主要由白人样本组成的潜在泛化性降低。
  • 研究结果为针对注意力或工作记忆困难儿童的数学干预提供了潜在目标。

研究背景

许多研究表明，注意力缺陷多动障碍（ADHD）儿童存在工作记忆缺陷（Kasper等，2012；Martinussen等，2005），以及这一群体的数学困难（DuPaul等，2013）。

Baddeley（2007）的有影响力模型提出，工作记忆包括一个中央执行系统，该系统操纵短暂存储在语音和视空间短时记忆子系统中的信息。

了解特定工作记忆成分、ADHD症状和数学技能之间的关系可以为ADHD儿童的学术干预提供信息。

尽管研究表明工作记忆通常与典型发展（Peng等，2016；Swanson & Fung，2016）和ADHD样本（Friedman等，2018；Rogers等，2011）的数学技能相关，但关于中央执行系统、语音短时记忆和视空间短时记忆的独特贡献仍存在疑问。

先前的研究在测量方法上有所不同（Snyder等，2015）或仅包括男孩的小样本（Friedman等，2018）。

本研究通过使用验证测试（KTEA-3）、高级统计方法（双因素建模）和大样本量的男女儿童（有无ADHD）来填补这些空白，考察所有三个工作记忆成分与潜在数学变量的关系。

确定特定工作记忆成分在多大程度上预测数学成就，可以阐明ADHD中数学困难的神经认知机制，并为潜在的干预目标提供信息。

方法

材料/仪器：

  • 工作记忆： Rapport等（2008）的计算机化工作记忆任务，涉及回忆顺序数字和跨模式序列位置。
  • 数学技能： Kaufman教育成就测试第三版（KTEA-3），一项全国标准化评估，涵盖数学计算、应用问题解决和数学领域的流利度技能。
  • ADHD症状： ADHD评分量表（ADHD-RS-4/5），一种经过心理测量验证的测量工具，用于评估父母和教师评定的ADHD症状频率和严重程度。

设计/程序：

  • 工作记忆和心理教育测试分两次单独进行，每次3小时。
  • 使用双因素建模估计中央执行系统、语音短时记忆和视空间短时记忆。
  • 两层结构方程模型测试（a）工作记忆成分预测数学；（b）ADHD症状作为中介效应。

分析：

  • 全信息最大似然估计
  • 进行敏感性分析以评估结果的稳健性

样本：

  • 从大学研究诊所招募186名8-13岁的儿童（平均年龄10.40岁）
  • 120名儿童符合ADHD诊断标准（84名男性/36名女性）；66名非ADHD对照组（40名男性/26名女性）。
  • 69.9%为白人/非西班牙裔
  • 组间SES和IQ相当

统计措施：

  • 使用R包lavaan进行结构方程建模
  • 双因素（S·I-1）模型估计工作记忆成分
  • 使用CFI、TLI、RMSEA、χ2差异检验评估模型拟合
  • 使用偏差校正自助法（5,000次重抽样）进行间接效应分析

结果

工作记忆双因素（S·I-1）模型显示了极好的拟合度。所有三个工作记忆成分都显著预测了潜在的数学结果（R²=0.56），其效果强度没有显著差异。

中央执行系统（β=0.50）、语音短时记忆（β=0.45）和视空间短时记忆（β=0.29）都是显著预测因子，表明其影响大致相等。

后续分析表明，中央执行系统对数学的影响中有24%是通过与不注意ADHD症状的关系间接实现的。中央执行系统预测较低的不注意（β=-0.40）和多动/冲动症状（β=-0.24）。

相比之下，语音和视空间短时记忆与ADHD症状无关，因此对数学的间接效应不显著。

总之，所有三个工作记忆成分都成为重要的预测因子，共同解释了儿童数学成就超过一半的变异。

中央执行系统的作用部分与调节注意力有关，如预期的那样，但语音和视空间短时记忆对数学技能表现出显著的直接效应。

洞察

这项研究在理解ADHD儿童数学困难的神经认知过程方面做出了几项有价值的贡献。

首先，研究结果加强了社区样本中类似的证据，即工作记忆广泛支持数学成就（Peng等，2016）。然而，双因素建模的应用澄清了Baddeley（2007）工作记忆模型中指定的中央执行系统和辅助短时记忆系统的约等作用。

并非像一些人所提出的那样，仅中央执行系统主要限制数学表现（Swanson & Fung，2016），语音和视空间短时记忆也显著贡献。

其次，尽管与ADHD症状无关联，语音和视空间短时记忆仍保留了对数学技能的直接预测效应。因此，即使中央执行系统完好，短暂记住数学信息的困难也可能阻碍ADHD儿童的数学表现。

从干预的角度来看，这种模式表明，针对短时记忆的训练可能增强中央执行系统训练协议的效果，后者可以有效减少ADHD症状（Rapport等，2013），但对某些儿童的数学成绩提高有限（Singh等，2022）。需要进一步的实验研究来验证这一可能性。

最后，研究结果强调ADHD不注意症状部分介导了一些但不是所有的工作记忆-数学关系。具体来说，不注意症状在一定程度上与中央执行系统支持数学成就的角色重叠。

然而，语音和视空间短时记忆独立于明显的注意力困难影响数学技能。

因此，考虑神经认知和症状因素将有助于最大化我们对ADHD儿童中异质性数学相关损害的理解（见Friedman等，2017）。

优势

  • 大型临床评估样本，包括有无ADHD诊断的男孩和女孩
  • 严谨的ADHD诊断程序，结合多个信息来源
  • 多成分评估，包括验证的工作记忆测试、学业成就和ADHD症状严重程度
  • 高级双因素建模方法和结构方程模型
  • 敏感性分析评估结果对建模方法或检查亚组变化的稳健性
  • 较高的保留率和低缺失数据

局限性

  • 主要为横断面设计，限制因果结论
  • 在探索性模型中，教师的ADHD症状评分并不总是与家长报告一致
  • 主要为非西班牙裔白人样本，可能限制泛化性
  • 需要进行工作记忆训练研究以明确测试假设的增强干预效应
  • 由于在发展中不稳定，合并了ADHD表现
  • 未评估工作记忆和数学技能之间的潜在双向关系

启示

这项精心设计的研究通过基于工作记忆成分解释儿童数学能力超过一半的变异，做出了有价值的贡献。

临床上，研究结果识别出可用于筛查注意力或学习困难儿童的神经认知能力，并对开发定制的数学干预措施具有启示意义。

当评估在数学上挣扎的儿童时，所有三个工作记忆成分似乎都值得评估。然而，中央执行系统训练协议可能通过提升控制注意力并直接增强数学解决问题的能力，提供最普遍的好处（Rapport等，2013）。

尽管如此，直接训练短时记忆可能通过与数学成就的持续关系增强和扩展干预响应者。

更广泛的含义涉及工作记忆、ADHD症状和学术功能之间的关系。

特别是，重叠和独特的神经认知和症状因素对于理解ADHD中的异质性学习相关损害非常重要（Friedman等，2017）。因此，在选择治疗目标时应考虑共享和独立的预测效应。

最后，这项研究增加了大量证据，证明工作记忆与典型和临床儿童人群的数学相关（Geary，2011；Swanson & Fung，2016）。

双因素建模为基于先前测量模型解构工作记忆过程的模糊（Friedman等，2018）或独特（Metcalfe等，2013）贡献提供了独特的杠杆。

因此，研究结果进一步指定了支持发展学习者复杂数学问题解决任务的神经认知技能。

参考文献

主要参考文献

Gaye, F., Groves, N. B., Chan, E. S. M., Cole, A. M., Jaisle, E. M., Soto, E. F., & Kofler, M. J. (2024). 工作记忆和数学技能在有和没有注意力缺陷多动障碍（ADHD）的儿童中的表现. Neuropsychology, 38(1), 1–16. https://doi.org/10.1037/neu0000920

其他参考文献

Baddeley, A. (2007). 工作记忆、思维与行动. 牛津大学出版社. https://doi.org/10.1093/acprof:Oso/9780198528012.001.0001

DuPaul, G. J., Gormley, M. J., & Laracy, S. D. (2013). 学习障碍（LD）和注意力缺陷多动障碍（ADHD）的共病：《精神疾病诊断与统计手册》第五版（DSM-5）对评估和治疗的影响. Journal of Learning Disabilities, 46(1), 43–51. https://doi.org/10.1177/0022219412464351

Friedman, L. M., Rapport, M. D., Orban, S. A., Eckrich, S. J., & Calub, C. A. (2018). 注意力缺陷多动障碍（ADHD）儿童的应用问题解决能力：工作记忆和数学计算的中介作用. Journal of Abnormal Child Psychology, 46(3), 491–504. https://doi.org/10.1007/s10802-017-0312-7

Friedman, L. M., Rapport, M. D., Raiker, J. S., Orban, S. A., & Eckrich, S. J. (2017). 注意力缺陷多动障碍（ADHD）男孩的阅读理解能力：工作记忆和正字法转换的中介作用. Journal of Abnormal Child Psychology, 45(2), 273–287. https://doi.org/10.1007/s10802-016-0171-7

Geary, D. C. (2011). 数学成就增长的认知预测因素：一项为期五年的纵向研究. Developmental Psychology, 47(6), 1539–1552. https://doi.org/10.1037/a0025510

Kasper, L. J., Alderson, R. M., & Hudec, K. L. (2012). 注意力缺陷多动障碍（ADHD）儿童工作记忆缺陷的调节因素：元分析综述. Clinical Psychology Review, 32(7), 605–617. https://doi.org/10.1016/j.cpr.2012.07.001

Martinussen, R., Hayden, J., Hogg-Johnson, S., & Tannock, R. (2005). 注意力缺陷多动障碍（ADHD）儿童工作记忆损伤的元分析. Journal of the American Academy of Child & Adolescent Psychiatry, 44(4), 377–384. https://doi.org/10.1097/01.chi.0000153228.72591.73

Metcalfe, A. W., Ashkenazi, S., Rosenberg-Lee, M., & Menon, V. (2013). 儿童算术问题解决技能中个体工作记忆成分的神经相关性. Developmental Cognitive Neuroscience, 6, 162–175. https://doi.org/10.1016/j.dcn.2013.10.001

Peng, P., Namkung, J., Barnes, M., & Sun, C. (2016). 数学和工作记忆的元分析：工作记忆领域、数学技能类型和样本特征的调节效应. Journal of Educational Psychology, 108(4), 455–473. https://doi.org/10.1037/edu0000079

Rapport, M. D., Orban, S. A., Kofler, M. J., & Friedman, L. M. (2013). 旨在训练工作记忆、其他执行功能和注意力的项目是否对注意力缺陷多动障碍（ADHD）儿童有益？认知、学术和行为结果的元分析综述. Clinical Psychology Review, 33(8), 1237–1252. https://doi.org/10.1016/j.cpr.2013.08.005

Rogers, M., Hwang, H., Toplak, M., Weiss, M., & Tannock, R. (2011). 注意力缺陷多动障碍（ADHD）青少年的注意力不集中、工作记忆和学业成就. Child Neuropsychology, 17(5), 444–458. https://doi.org/10.1080/09297049.2010.544648

Singh, L., Gaye, F., Cole, A. M., Chan, E., & Kofler, M. (2022). 学业成果：行为家长培训 vs. 中央执行功能培训 vs. 抑制控制培训对注意力缺陷多动障碍（ADHD）的影响. PsyArXiv. https://doi.org/10.31234/osf.io/jmwbx

Snyder, H. R., Miyake, A., & Hankin, B. L. (2015). 深入理解执行功能障碍和心理病理学：弥合临床和认知方法之间的差距. Frontiers in Psychology, 6, Article 328. https://doi.org/10.3389/fpsyg.2015.00328

Swanson, H. L., & Fung, W. (2016). 工作记忆成分和问题解决准确性：是否存在多条路径？Journal of Educational Psychology, 108(8), 1153–1177. https://doi.org/10.1037/edu0000116

继续学习

以下是关于这项研究的一些发人深省的讨论问题，适合大学课堂探讨：

  • 你认为哪些数学技能或问题解决能力最依赖于工作记忆？为什么？请提供例子。
  • 教师如何在普通教室中实际实施这项研究的工作记忆训练建议？可能存在的障碍是什么？
  • 未来的研究可以如何建立在这些发现的基础上，以阐明特定工作记忆子成分与数学技能发展之间的潜在因果关系？
  • 为什么提高工作记忆能力可能无法完全解决某些注意力缺陷多动障碍（ADHD）儿童的数学困难？还可能涉及哪些其他因素？
  • 鉴于本研究的横断面设计局限性，纵向跟踪如何有助于我们理解工作记忆、注意力缺陷多动障碍（ADHD）和数学发展在童年及以后的变化？

引用来源

本文翻译自以下网站：

simplypsychology.org

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