教育对认知功能的影响：塑造与储备
艾美杉 陈姚静 张占军
（北京师范大学，北京100875）
摘要： 个体接受的学校教育不仅对早期认知能力的发展有塑造作用，对于成年后及老年时期的认知保持具有重要作用。梳理教育水平如何影响认知功能的研究。大部分研究表明，更高的教育水平能够预测个体更好的认知能力，甚至一定程度上能够降低老年时期患上痴呆的风险，同时个体的教育水平还会影响到下一代的终生认知能力发展。探讨教育水平影响认知的神经机制，即高的教育水平能够通过增加大脑储备和认知储备来保持更好的认知能力。另外，除了直接影响认知能力，许多研究也表明教育水平能够与其他健康、环境相关变量产生交互。最后，虽然教育水平能够影响认知能力，但未来需关注更多的年龄群体，同时国内的研究也应考虑样本多样性（比如城乡），进一步探究教育对个体的意义。
关键词： 教育；认知发展；认知功能；储备
教育对一个人毕生的认知发展具有重要意义。我们从家庭、学校以及社会获得教育，从而渐渐形成对世界的认识，并培养习得生存技能、适应环境所需的认知能力。其中从小学到大学，这种来自学校的规范化教育尽管只占了我们大约20%的人生，但这种早期的、对认知能力的系统性培养，对一个人从儿童时期到老年时期的认知发展都具有深远影响。不同于从家庭、社会上获得的教育经历，学校教育以专业的教师系统以及教材，能够为个体提供标准化的培养，使其渐渐发展出有条理的知识系统，因此学校教育对于个体发展的贡献是独立于家庭且不可被替代的。著名的“弗林效应”揭示了20世纪晚期，人们的智力产生了大幅度提升，[1]而这种在短时间内发生的认知能力的改变，和二战后人们从早期拥有了更多的学校教育资源、更容易获得学校教育经历有密切关系。
个体所接受的教育，不仅影响了个体自身的认知发展，这种影响甚至会延续到后代。教育水平高的父母能够为儿童提供更好的环境和资源，也能够在学业上提供更多帮助。同时，早期的环境刺激对于个体早期的认知发展具有非常关键的作用。由此可见，教育对个体早期的认知发展、成年晚期的认知保持，甚至下一代的认知发展，都有深远的影响。同时，在研究中，个体获得的学校教育，一定程度上能够被量化（如文化程度、受教育多少年等），因此教育对认知的影响在定量研究中得到了广泛的探索。本文梳理教育与认知相关的研究，以及探讨其影响机制，进一步解释教育如何影响人的认知发展。
本系统设计了左右两个测试子系统进行交替测试。一个测试，一个准备，以保证整个测试过程中测试时间的0等待。测试流程包括以下四个测试子过程：1.装置在放置区和测试区之间进出的自动控制，2.是装置硬件接点的自动检测；3.是针对非数字化装置进行的交流头精度自动校准及标签的自动打印；4.左右测试子系统的自动切换。整机测试流程的智能控制意在解决以上四个过程的自动控制问题，见图4。
一、教育对认知功能的影响
1.教育对于认知发展早期的影响
教育在早期的认知发展过程中起着关键作用。儿童的认知能力在早期具有很高的可塑性，其大脑发育和认知发展正处在关键的时期，因此来自环境的刺激非常重要。从幼儿园到大学校园，这种来自教育经历的刺激对个体早期发展的每一个阶段都是不可或缺的，甚至是层层铺垫的。前人在研究中发现，参加学前教育的儿童，会有更好的认知能力表现以及学业表现，甚至在未来的受教育过程中会更少出现留级等现象。[2]因此我们可以知道，早期的每一段受教育经历，能够为下一步的教育打下基础、起推进作用，甚至影响个体的教育水平；比如，一个缺失了小学教育经历的孩子，在上初中的时候可能会难以达到更好的学业表现，影响智力发展。同时一些针对具体的认知能力的训练也能有效提高儿童的认知功能，比如针对执行功能的训练。[3]以儿童和青少年为对象的研究中，早期教育和有针对性的干预和训练是研究者们主要关注的话题，而更加大众化的正规学校教育对个体产生的影响，更多体现在成年后。比如一项纵向追踪的研究指出，在获得高中学历之前中途辍学的青少年，成年之后语言测试任务上成绩更差，[4]说明学校教育的缺失会影响到个体成年后的语言能力。当然，早期的个体大部分还处于受教育的过程中，教育对于认知发育的影响在不断更新；如果要探究最终教育水平高低对认知功能产生的影响，就要追溯到个体成年、参加工作之后了。
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2.教育对于成年后认知功能的影响
早期一些关于语言能力的研究发现，成年晚期的文盲者不仅在各种语音相关的认知任务上比非文盲者表现更差，而且有不同的大脑激活特点。[5]而有一些研究发现这种文盲带来的影响不仅仅局限于语言能力上，其中Kwon等人以65岁以上的老年群体作为测试对象，发现早期没有参加过正规学校教育的文盲群体在注意、语言、视觉空间、记忆等多种认知能力上，比有受教育经历的老年群体具有更差的表现。[6]同时前人通过文献综述得知，缺乏学校教育及读写识字能力对成年后多个方面的认知功能（包括：语言、记忆、视觉空间等等）会产生影响，因此早期教育经历的缺失不仅仅会带来“不识字”的劣势，甚至会影响到成年后的综合智力，这一点对于我国的扫盲教育也有所启示。尽管我国将文盲定义于“15岁及以上不识字的人”，但国内有学者提出，扫盲教育应该被成人基本教育（Adult Basic Education）所取代，[7]即教育的意义并非识字能力那么简单，它对个体能力的发展有更加广泛的影响。
因此，如果教育等认知储备因素能够缓解大脑病变带来的行为上的症状，那么当高教育水平的个体行为上符合临床的痴呆诊断标准时，大脑应该已经发生了相比于低教育水平个体更为严重的病变。Stern等人提出理论认为高教育水平的个体在AD病变早期，认知老化速度更慢，但是这种认知储备带来的对大脑病变的缓解和补偿具有限度，到了一定节点后，病情的恶化和认知功能下降的速度会加剧，如图3所示。[20]这一点在临床研究中得到了验证：有研究者通过纵向追踪发现，在AD病人中，高教育水平的病人认知功能下降更快。[21]
大部分研究对于老年的定义为60岁，但教育带来的成年人认知上的优势其实在老年早期，甚至中年阶段已经能够体现出。有研究发现早期教育经历能够显著预测个体中年时期的认知能力，比如Kaplan等人的研究选取了平均年龄58岁和64岁两个中年群体进行测试，发现教育水平更高的个体在认知测验上具有更好的表现。[10]因此这种早期发生的教育经历，对于成年后、晚年的认知功能都具有保护作用。
3.父母的教育水平影响下一代的认知发展
何泽满脸堆笑，说胡总嫌贵，我总会找到买主的，不过俗话说，好马配好鞍，这棵树只有种在胡总的私家庄园，才算没有白长。再说，我冒着破坏古树名木的风险，苦心为您寻得这棵名贵的金弹子树，总得让我的苗木公司还留点利润吧？否则我的那些兄弟们都要喝西北风去了。
本文从钢管桁架—沉箱基础装配式新型码头结构能否满足安全使用要求的角度出发，：博上部钢管桁架结构与下部重力式沉箱基础分开计算，计算结果显示，上部钢管桁架受力、位移特征值均满足规范要求；下部基础的抗滑、抗倾稳定性均符合规范要求；基床顶面的最大应力也远小于工程区域地基实际承载能力，可见钢管桁架—沉箱基础装配式新型码头结构设计合理，能够很好的适应大水位差山区河流。
对于高教育水平个体认知功能更好的现象，一些研究者认为还有别的解释。有观点认为，高教育水平能够提供给个体参加标准测验的优势，从而使其在认知测验上有更好的表现。有研究者针对常用的认知测验工具（比如简易精神状态量表）在发展中国家的低教育水平人群中的使用进行了综述，发现教育经历会一定程度上影响这些工具对认知功能测量的准确性，比如缺乏早期教育经历的个体，在测验过程中会更容易紧张，或难以理解题目的涵义。[22]
二、教育影响认知的机制
1.大脑储备理论
图1 不同受教育程度群体的综合认知能力变化趋势图
注：纵轴Global cognition为综合认知能力，横轴Study year为追踪年份，三条线分别为受教育程度16年、12年、8年；由图可知，三种受教育程度的群体的综合认知能力变化趋势相似
影响个体认知发展的保护性和风险因素很多，其中一些研究发现教育水平能够与影响认知功能的其他因素进行交互。比如Stewart等人发现，教育水平更低的人，老年时期心脑血管疾病的风险与认知障碍之间的关系更加密切。[24]而这种调节效应不仅出现在个体自身，父母的教育水平对认知能力的影响也与其他因素存在交互。比如一项横断分析中发现，父母教育水平越低，孩子的学业表现和智力受到不良睡眠质量带来的影响越大。[25]因此教育本身可能不仅直接影响个体，还可能通过和其他因素交互来影响认知。
2.认知储备理论
图2 教育水平与DMN区域认知功能的关系
注：左下角education表示教育，右下角AVLT-total表示听觉语言学习测验成绩，即教育水平能够正向预测听觉语言学习测验成绩，并以右上额叶静息态网络信号为中介
认知发展和大脑的发育受到先天和后天的共同作用，这些因素可能成为研究教育水平影响大脑的混淆因素。Cox等人为进一步验证后天教育与大脑之间的因果关系，在追踪研究中分别探究了测试群体11岁时的智力，以及后天的教育水平对于晚年时大脑的影响。他们发现控制了个体早期的智力后，教育水平对老年时大脑皮层厚度的解释显著降低。[26]这启示我们后天的教育对于大脑的确有独立的影响，但是如果不考虑早期受先天因素影响的智力，教育的作用有可能被夸大。
在教育对认知的保护作用的研究中，老年是一个面临认知老化、认知障碍等诸多风险的群体，因此得到了较多关注。而研究者在探索教育经历和成年后期认知功能的关系时，更多以教育水平作为关注点——能直观体现出个体教育经历的“多少”，而且相比教育质量等更易于获取和量化。大部分研究会采取受教育多少年，或者文化程度（比如初中、高中和大学本科及以上），作为研究的指标。有研究发现个体的教育水平越高，老年时期能够保持越好的认知功能。[8]除了正常的认知老化过程，教育水平一定程度上能够减少患上认知障碍相关疾病的风险，比如阿尔兹海默症（Alzheimer Disease,以下简称AD），在一项加拿大全国范围内的健康老化研究中，研究者们发现受教育13年以上的个体比受教育8年以下的个体发生AD的风险低将近一倍。[9]
3.其他非认知神经的解释
总的来说，教育水平对于认知发展的积极作用是终身的，但是这种后天的教育经历并不能完全抑制衰老或者预防疾病的发生。有研究者发现高教育水平能够预测老年人更好的认知功能，但是一些研究证明教育并不能减缓认知衰退的速度，如图1所示。Wilson等人发现具有8年、12年和16年受教育经历的群体在老年时期的总体认知功能下降速度没有差异。[14]因此进一步探究教育如何影响认知的作用机制，能够帮助我们更好理解这种后天的经验对我们大脑及认知带来的影响。
教育水平对认知能力的影响不局限于个体自身，甚至会延伸到下一代。Davis-Kean的大样本横断研究选取了8—12岁的孩子，发现父母的教育水平越高，孩子在学业上会有更好的表现。[11]而且，教育文化程度是个体社会经济地位的重要指标，高的文化程度预示着更高的收入和更好的职业。[12]而前人文献表明父母社会经济地位越高，下一代个体将会有更厚的大脑皮层，因此父母的高社会经济地位有益于下一代的大脑发育。[13]
图3 不同AD病变程度的认知功能状态
注：纵轴Cognitive status表示认知功能状态，横轴AD neuropathology表示大脑的AD相关病变程度，线1Incident dementia表示痴呆的发生。即具有高认知储备水平（折线2）比低认知水平（折线3）的群体认知能力随大脑病变的改变更加平缓
另外，除了大脑和认知上的储备，有研究者从别的角度来探讨了教育影响认知功能的机制。比如有研究发现教育水平不仅仅是减少AD风险，也能减少血管性痴呆、酒精相关痴呆等风险，而后者更多与身体健康有关，因此教育水平对认知的影响有可能是通过影响个体生活中的其他因素达成的。[23]当然，这些解释机制与神经方面的储备并不是互斥的，它们可能是并行的。
三、与其他社会、健康相关变量的交互
大脑是认知功能的载体。随着认知神经技术的发展，许多研究者开始关注教育对认知发展影响的神经机制，即早期的教育经历对于我们大脑的影响。一些研究发现教育水平能够预测个体在老年时期的大脑结构特点，比如Urquijo等人选取了健康老人作为测试对象，发现教育水平越高，上颞叶、前扣带回和左脑岛区域的灰质体积会更大。[15]大脑储备（Brain Reserve）的理论能够解释这种教育对认知影响的方式，当大脑具有更厚的皮层，更多的神经元等等，从开始病变到达临床标准的阈限就会更高，从而更不易出现症状。[16]打一个比方：把皮层厚度等大脑储备当作城墙，城墙越高，就能抵抗更多外来疾病的攻击。除了结构，教育的作用也能体现在大脑的功能网络上。比如记忆相关的静息态默认网络（Default Mode Network，简称DMN）与老人的认知功能有紧密联系，而如图2所示，Chen等人发现教育水平越高，DMN右上额叶的部分激活更低，从而有更好的认知功能。[17]
四、结论和未来展望
总的来说，教育经历对于个体生命全程的认知能力发展都有积极作用。根据现有的研究来看，由于早期个体的可塑性较大，教育对于此阶段的智力发展具有塑造作用；早期教育经历的益处也能明显体现在成年后甚至成年晚期。不同教育水平的个体，其成年晚期认知能力随着时间的变化，在衰退速度以及时间点上究竟有什么差异？总的来说，大部分研究倾向于认为，高教育水平能够保证个体在老年时期的认知功能上具有更高的基线，同时认知衰退或认知障碍症状开始的时间更晚，但衰退速度不一定更慢，甚至有可能更快。而这种教育的积极作用对成年后认知的影响机制，大部分理论围绕大脑和认知储备展开，即高教育水平能够带来更健康、高效率的大脑，从而保持更好的认知功能。
有理论认为教育水平通过增加大脑的认知储备（Cognitive Reserve），来保持更好的认知功能——即使大脑的“城墙”发生了无法避免的衰老或病变，高教育水平的个体由于大脑具有更好的补偿能力（Neural Compensation）和工作效率（Neural Efficiency），行为上受到这种大脑器质性改变的影响更小，从而更晚出现痴呆等症状。[18]比如有研究发现，高教育水平老人的认知功能受到一种大脑病变指标，白质高信号（White Matter Hyperintensities）的影响更小。[19]
(2)由于大数据下信息资源的应用正在改变着传统审计的方法模式，因而对数据的安全保护就提出了较高的要求。在审计中大量数据的汇集和存储都不可避免地存在着泄露风险，并且道高一尺魔高一丈，往往已有的信息安全保护措施的升级更新速度有可能还跟不上数据信息非线性增长的节奏，这样内部审计数据的安全黑洞就会对审计工作提出了更高的安全防护要求。
在探究教育和认知功能之间的关系时，未来可以进一步考虑环境、社会文化等因素。在大多处于实验室环境下的研究中，早期教育经历往往被看作认知相关经验的积累；但教育本身也是一个复杂的社会因素，与个体所得的资源、所处环境等具有紧密关系，而不仅仅是后天的认知相关刺激。有研究者发现不同教育水平的群体在社会网络上具有差异，低教育水平的个体得到的社会支持更有限。[27]因此是否高教育水平的人通过拥有更大的社会网络和更良好的人际关系来影响个体认知功能，也可以在未来进一步探究。
教育在不同文化和地域下内容和质量参差不齐，因此考虑群体的多样化能够进一步帮助我们探究什么样的教育更有利于认知的发展。由于社会阶层的分化，我们需要考虑中国整体下的亚群体。比如中国城乡地区的教育质量差异较大。[28]那么我们在研究教育水平对认知的影响时，城、乡居民有可能也会出现群体差异：同样是一年的教育经历，在城市和农村的教育环境下，其内容和作用可能是不同的。因此未来在国内开展研究时，也应该结合文化背景，考虑群体本身的特点。
一般的工作都要本科，也有要专科生的，一个月800块钱，连生活费都不够，咋干？龙生龙，凤生凤，老鼠的儿子会打洞。我生来就是个学捻船的料。我谁也不怪。我一个同学，当了一年兵，回来之后，就进了机关，咱没那个关系，也不能瞎羡慕。还有，咱们县，科级干部的子女大学毕业都安排在机关事业单位，根本不用考，咱有哪个特权吗？叔，你天生的就是个做光棍的料，我啊，命也和你差不多。天生的，找不到合适的工作。
大多数研究关注教育对认知的影响时，将其定义为早期的受教育水平，比如文凭或从小学算起的教育时长，但Hatch等人的研究发现，成人教育（在26岁到43岁之间接受的教育）对于中年时期的认知功能也有积极的影响，而且这种影响独立于早期教育对于认知的影响。[29]关注成年教育对认知发展影响的研究较少，进一步研究成年早期、晚期的教育，有利于我们探索个体认知功能在成年发展中的可塑性，也能为老年大学的建设提供参考。
总的来说，教育经历对个体早期认知能力的塑造和晚期认知功能的保持，都起着关键作用，提高受教育水平对于个体一生的发展都具有非凡意义。有调查发现自1982年到2015年，我国通过加强基础教育建设，普及九年义务教育，普遍提高了我国国民的教育水平，文盲率大幅下降，就业人群中受过高等教育的比例有很大提高。[30]这种教育上的成就对于我国的经济社会发展非常重要。提高人群的教育水平，促进个体的认知功能发展，不仅能够提高国民心理和身体健康素质，还能提高社会生产力；重视教育，坚持教育发展和建设，不仅仅是对个体，对社会和国家的发展都具有重大意义。
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The Influence of Education on Cognitive Function:Shaping and Reserve
Ai Meishan Chen Yaojing Zhang Zhanjun
Abstract: Schooling not only builds one’s early cognitive development,but also has significant effect on cognition through adulthood.This paper reviews the research on how educational level affects cognitive function.It has been widely proved that higher educational level can predict better cognitive ability of individuals.It can even reduce the risk of dementia in old age to some extent.Meanwhile,one’s cognitive development across lifespan can also be affected by parental education attainment.In the second section,the underlying neural mechanism of education-cognition relationship was discussed.From accumulated studies,it can be concluded that high education promotes brain and cognitive reserve to maintain cognition.Moreover,besides the direct effect,the relationship between education and cognition can also be moderated by other health-related or environmental factors.At last,although the level of education can affect cognitive ability,more attention should be paid to the different age group in the future.At the same time,domestic research should also consider the diversity of samples(such as urban and rural areas),and further explore the significance of education to individuals.
Key words: Education；Cognitive development；Cognitive function；Reserve
中图分类号： G640
文献标识码： A
文章编号： 1672－4038（2019）07－0089－07
收稿日期： 2019-05-27
基金项目： 科技部国家重点研发计划（2018YFC1315200）
作者介绍： 艾美杉，女，北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室研究助理，主要从事教育认知与神经科学研究；陈姚静，女，北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室讲师，主要从事教育认知与神经科学研究；张占军，男，北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室常务副主任，老年脑健康研究中心主任，教授，博士生导师，主要从事脑健康与认知科学研究。
（责任编辑 李威）