本文研究的目的是了解珠心算的加工机制以及长期的珠心算练习对儿童脑发育产生的影响。研究以十一岁左右的儿童为对象,在不同的样本上使用了功能磁共振成像(fMRI)、基于体素的形态学测量(VBM)和扩散张量成像技术(DTI)。fMRI研究结果表明珠心算儿童在完成数字加工任务中更多地使用了额-顶系统及小脑,而普通儿童则更多地使用了左侧顶下小叶和语言功能区；VBM的研究结果显示珠心算儿童在珠心算相关的额-顶系统中的灰/白质体积与普通儿童相比有所增加,而普通儿童在普通心算相关的顶下小叶的灰/白质体积也比珠心算儿童有所增加；DTI研究结果再次表明了额-顶系统在珠心算中的重要性,并初步显示珠心算练习可能加强了该系统相关的神经纤维束的髓鞘化程度。综合多模态分析的结果,本文提出了珠心算的加工模型,该模型包括五个子系统(及对应神经结构)：数字的视觉表征(双侧梭状回)、语音表征及操作(双侧角回和左侧顶下小叶)、珠像表征及操作(双侧顶上小叶和前运动区)、数量表征及操作(双侧顶内沟)和输出(中央前回及额下回)。除珠像表征及操作以外,其他系统构成了普通心算的加工模型。进一步分析表明双侧顶上小叶与珠像的表征更相关而右侧辅助运动区后部及双侧前运动区与珠像操作更相关。珠心算加工更多地依赖珠像表征及操作而较少依赖语音表征及操作,这种加工策略的偏向使珠心算儿童在长期的练习过程中更快地发展了视觉空间信息相关的神经结构-额-顶系统,同时较缓地发展了数字的语音表征及操作相关的神经结构—角回和左侧顶下小叶。多模态磁共振影像学的联合使用是本文的一个创新点,不同模态的结果从不同的侧面帮助我们了解珠心算的加工机制及其对儿童脑发育的影响。环境对脑可塑性的影响是一个重要的科学问题,本文通过研究珠心算练习对儿童脑发育的影响,提出“用进废退”在一定程度上是环境影响脑可塑性的基本方式。本文的研究对理解珠心算和普通心算都具有重要意义；对儿童珠心算的教育教学有直接的参考价值；对神经教育学和脑健康及脑疾病的治疗也有积极的参考价值；对理解环境如何影响脑的可塑性有重要的提示作用。