与许多5至10岁的单语儿童相比，他们的思维方式更加灵活（Bialystok等人，2012年；另见Groba等人，2018年）。例如，Jasinka等人（2017）观察到，在6至10岁的西班牙语-英语和法语-英语双语儿童中，与直接发音到印刷（透明）音系相关的左后颞区激活更大，但在显性单词阅读任务期间，英语单语儿童中没有这种情况（参见表3）。fNIRS的发现表明，这些神经回路与双语者的阅读技能高度相关（Jasinka等人，2017）。与这些发现一致，Jasinka和Petito（2013）观察到，与单语儿童相比，双语儿童（7-10岁）和成人的左半球语言区域以及右半球同源物（即右颞上回和额下回）的激活程度更高（参见表3）。

在一项大样本研究中，484名小学儿童（6至10岁）使用母语和第二语言执行单词重复任务，同时通过神经成像工具中的fNIRS记录他们的大脑活动（Sugiura等人，2011），显示了fNIRS设备的便携性。FNIRS研究发现，与语言处理相关的皮层激活模式涉及双侧额叶、颞叶和顶叶网络（Sugiura等人，2011）。母语单词在颞上回和颞中回以及下顶叶区域（角上回和边缘上回）诱发的左脑激活明显大于外来单词。外语单词在右半球引起激活，因为小学儿童刚刚开始学习外语，不知道很多非母语单词（另见Groba等人，2018）。此外，两种语言中的低频词导致右侧边缘上回的显著激活，而母语中的高频词在角回中检测到左侧激活，因为大多数这些词的词汇含义对儿童来说都很熟悉。Sugiura等人（2015）表明，高频单词处理会导致男孩角上和边缘上脑回的激活增加，而女孩则没有。虽然性在这两个区域的主要影响是显著的，但它与大脑半球的相互作用并没有达到显著水平。他们认为，男孩和女孩的这种激活不同（Sugiura等人，2015）。这一趋势表明，在任何语言中，当词汇熟练度提高时，下顶叶区域会从右向左移动。Sugiura等人（2011）还发现了年龄相关动态的一个统计显著趋势：儿童年龄越大，母语的听觉和时间区域的激活越少。与功能磁共振成像研究一致，右侧颞顶额叶网络揭示了对低频词的反应，非语言信息在母语和非母语语言能力的发展中发挥了重要作用。这种大规模的脑成像研究在fNIRS而不是其他几种成像技术的帮助下是可行的（因为成本较低且便携）。与5岁时的单语儿童相比，双语儿童右侧颞上沟的激活程度更高，进一步证实了这一发现。Groba等人（2018）观察到，在没有行为差异的情况下，fNIRS结果表明，在形容词学习过程中，西语-德语双语儿童比德语单语儿童更依赖右侧上颞沟。

数学和语言研究有相似之处。更困难的刺激（这里是低频词）、不同年龄组和专业知识组（这里是双语儿童）会导致更多的额叶激活，这可能是更多领域一般过程的基础，如数学研究。FNIRS似乎是一种合适的技术，不仅可以调查不同年龄组儿童的语言习得和理解，还可以在母语和外语以及双语环境中阅读和说话。

未来研究

在这篇综述中，我们介绍了在两个发展和教育重要领域中使用fNIRS的研究：数学和语言。我们承认认知变量的重要性，如工作记忆、注意力、执行功能和感觉运动发展，以及情绪激励变量，如焦虑、抑郁、动机等。

虽然一些针对小学生的研究调查了基本算术技能以及计算和阅读算术问题之间的差异，但其他研究利用了fNIRS的优势，让孩子们解决七巧板等几何任务。斯图对于年龄较小的儿童、专业知识较低的儿童或在解决更难的算术问题方面更活跃和/或更明显。在语言方面，对发育中儿童的节段和超节段信息处理的许多方面进行了研究。然而，一些领域在学龄前儿童和小学生中没有得到充分的研究，例如在不同环境下的阅读和演讲，这可能是因为其中一些范式很难在儿童的fMRI中实现。这就是为什么在我们看来，fNIRS应该更频繁地用于研究数学和语言的原因之一。

到目前为止，fNIRS已经对研究几种认知过程的大脑激活变化做出了贡献，尤其是在婴儿和成人中，但在小学生中使用频率还不高。我们认为，fNIRS也有可能成为教育神经科学中一种可行且广泛使用的技术，其中目标样本是接受直接学术培训的儿童。它测量血流动力学反应，并提供了一个高度生态有效性的程序，这使得将fNIRS带到学校成为可能，以便学生可以在熟悉的环境中进行测试。因此，其应用可扩展到：

•有效地研究不同的认知功能，这是因为无声、无噪音的程序不会干扰任务解决，也不会导致对陌生情况的焦虑或fMRI等某些技术所需的限制等问题（Soltanlou等人，2017a）；

•研究体现认知，因为它对运动的敏感性低于fMRI，并支持坐姿或站姿（Bahnmueler等人，2014）。事实上，fNIRS允许研究运动过程中的认知发展。运动可以是不同类型的，例如手指计数和抓握，在书面制作任务中移动主导手（Artemenko等人，2018a），甚至可以是全身运动，如在具体数字的研究中（Dackermann等人，2017；对于全身具体学习）；

•由于成本较低（例如，这是一次性购买，而fMRI每次使用都需要额外资金）和便携性，在短时间内测量参与者的较大样本（Dresler等人，2009年；Obersteiner等人，2010年；Sugiura等人，2011年）；

•为监测目的进行重复或连续测量（Soltanlou等人，2018）；

•在没有任何测量干扰的情况下，轻松地与其他神经成像技术（如EEG）相结合，以便更好地理解大脑机制（Telkemeyer等人，2009；Soltanlou等人，2017a）；

•调查非典型发育人群的大脑激活变化，如患有阅读障碍或注意力缺陷和多动障碍（ADHD）的儿童（Moser等人，2009年；Cutini等人，2016年）；

•将该方法用作认知发展研究中的神经反馈和干预工具（Hosseini等人，2016）。