认知训练引起的功能与结构可塑性是脑科学研究领域的重点。额顶网络作为人脑中负责认知控制的子网络在众多认知任务中发挥了重要的作用,然而对于认知训练是如何影响额顶网络的神经响应模式、以及是否会引起脑网络偏侧性的改变还缺少较为系统的研究。本文主要通过任务态功能磁共振成像(task-fMRI)、静息态功能磁共振成像(rs-fMRI)以及扩散张量成像(DTI)等多模态数据并结合复杂网络的概念对珠心算是否能引起额顶网络神经响应模式以及脑网络拓扑属性的偏侧性变化展开探究。研究一通过比较经过20天短期珠心算训练的被试与对照组的任务态神经响应,考察训练是否会引起大学生计算能力的变化,并从持续性响应和瞬态响应双机制的角度探究额顶网络的功能可塑性,以及训练对视空间工作记忆的迁移效应。结果发现:1)珠心算训练显著提高了成人的计算能力以及视空间工作记忆绩效;2)珠心算训练影响了计算任务中额顶网络区域的激活模式,具体表现在训练后持续性响应增强而瞬态响应下降,且受珠心算训练影响的脑区大都位于右脑;3)在另外两个视空间相关任务中,也发现了类似的额顶网络激活模式变化。该结果表明短期珠心算训练能够引起额顶网络激活模式的变化,并且这种变化能迁移到视空间任务中,这可能是珠心算训练提高成人的计算能力以及视空间工作记忆绩效的神经基础。研究二在研究一的基础上,进一步探究了同一批被试在额顶网络内部的功能连接以及结构连接上的变化。结果发现:1)珠心算组在训练后的额顶网络内平均连接强度显著大于训练前,且额顶网络连接强度的增强主要是由于双侧顶上小叶之间的耦合增强,并且与短时记忆有显著的相关。2)通过分析双侧顶上小叶之间的白质纤维通路的连接,发现该纤维通路的轴向扩散系数在训练之后有所下降。研究二的结果,从功能和结构的角度证实短期珠心算训练能引起额顶网络内部连接模式的变化,并可能由此促进了短时记忆的提高。研究三分析了经过五年珠心算训练的儿童纵向追踪数据,利用复杂网络方法分别构建左右脑网络,探究珠心算训练对儿童脑网络功能偏侧性的影响。结果发现儿童的左右脑网络均呈现小世界网络的属性,在训练之前网络参数的偏侧性指标在组间没有差异,而在经过训练之后,发现珠心算组的网络局部效率、聚类系数呈现右偏侧性,而对照组呈现左偏侧性;此外珠心算训练还会引起额顶区域网络属性右偏性的进一步提高。研究三表明珠心算训练可能会改变脑处理信息的策略,由左脑主导的信息处理方式转向由右脑主导的信息处理方式。本论文以纵向追踪的研究方式,从不同角度揭示珠心算训练引起了额顶网络功能以及结构的变化,并首次从复杂网络的角度探究了珠心算训练对脑网络偏侧性的影响,为珠心算操作相比于普通心算涉及到更多的右脑操作提供了定量化的证据。本文的研究结果有助于提高对认知训练引起额顶网络神经可塑性的认识,并为以复杂网络方式探究认知训练对脑网络的偏侧性的影响提供了新的思路。