综述：多感觉整合在儿童发展中的作用：感知、认知与行动

《Developmental Review》：The role of multisensory integration in child development: Perception, cognition, and action

　　

# 摘要

多感觉整合（MSI）是人类发育的基石，对儿童感知、互动和理解世界的方式至关重要。本综述提出，MSI的发育轨迹由不同感觉系统和运动能力的异步成熟所特征化，这些能力共同影响关键发育领域。我们通过一个松散的三阶段模型来组织这一轨迹：早期依赖低水平时空统计，随后逐渐出现可靠性加权线索组合，最终出现贝叶斯因果推断的异步发展。我们将此框架应用于六个领域——身体表征、感觉运动整合、空间导航、物体识别、语音与语言以及高阶功能，并将其与替代性解释（模态特异性成熟、双通路模型、核心知识和动态系统理论）进行对比。我们编制了一张预测表，将各阶段预期的实证特征具体化，并确定哪些证据可帮助区分不同解释。最后，我们讨论了利用MSI原则进行干预和教学实践的意义，包括可能支持并增强发育结果的沉浸式技术。

## 引言

儿童发育是一个复杂而动态的过程，其特征是多种感觉、运动、认知和社会因素的交互作用。这一过程的核心是多感觉整合（MSI）——即大脑将不同感觉信息加以组合（以及适当分离）以形成连贯而富有意义的世界感知并指导目标导向行为的能力。MSI是儿童感知、互动和理解其环境的基本方式。我们的核心论点是，MSI的发育遵循一个松散的层级递进过程，其中基础性能力为更复杂技能的成熟和精细化提供了基础。一些最早的发育事件由低水平刺激统计驱动，即具有空间和时空调和性的不同感觉输入构成整合或绑定线索的关键标志。尽管许多与MSI相关的能力在生命早期便出现，如基本的感觉运动行为和物体识别——它们的持续改善及与其他技能的整合反映了一条从简单到越来越复杂的发育轨迹。

认识到自我以及自我与环境的互动是导航世界的基础，提供了一个基本的框架，后续的发育围绕此框架展开。在基础层面，婴儿通过MSI形成最初的自我感，整合嗅觉、触觉、本体感觉、前庭觉以及逐渐出现的视觉和听觉线索。对自身身体的识别对于随后所有与环境的互动至关重要（Rochat, 2003），对于基于多种参考框架的互动也同样重要——从效应器中心（如手或眼）到自我中心，再到外部中心（以物体或位置为中心）。

在身体表征发展的基础上，儿童学会通过感觉运动整合协调感觉输入与运动行为，使其能够与环境互动并为更复杂运动技能的出现奠定基础（Gori等, 2022）。随着感觉运动技能的成熟，儿童开始更有效地导航周围环境。MSI促进了对物体与事件之间关系以及它们与自我之间关系的理解，使儿童能够超越即时个人空间探索并与环境互动（Nardini等, 2008; Smith等, 2013）。尽管婴儿能在早期识别复杂的感知特征——如母亲的面孔——但辨别和理解物体的能力会在一个较长的时期内逐步成熟。MSI使婴儿和儿童能够跨不同感觉模态整合多种感知特征，进一步增强物体识别能力（Gori等, 2022; Murray等, 2016）。

随着进一步的发育，儿童学会整合听觉和视觉语音线索，促进语言习得和沟通能力成熟（Lalonde & Werner, 2021; Van Engen等, 2022）。最后，由于感觉系统是传递关于自我和世界信息的主要途径，MSI持续影响着注意、执行功能、学习和记忆等高阶认知功能的发育。这些认知过程反过来影响MSI的使用和精细化，反映了一种基于大脑底向上感觉驱动过程和顶向下认知控制之间平衡的双向关系（Murray等, 2016; ten Oever等, 2016）。事实上，对于讨论的每个领域，这种双向性都是显而易见的——MSI不仅为特定领域（如身体表征）的发育提供脚手架，该领域的变化也会进一步塑造MSI。图1展示了儿童发育中多感觉整合的松散层级框架，突出了基础能力如何支持高阶认知功能的成熟。

这一层级框架不仅说明了能力的递进过程，也反映了大脑基于情境和经验调节多感觉处理的日益增强的能力。早期发育以由低水平因素（如时空巧合）驱动的强制性整合为特征，而成熟的MSI则展现出根据感觉可靠性、先验历史及任务相关性来选择和加权感觉输入的显著灵活性。理解这种从纯粹统计性到认知中介整合的转变，对于发育的理论模型和针对不同发育阶段设计有效干预都至关重要。

成熟反映的不仅是持续生长，还有发育重组。这导致了更优、更整合的多感觉功能能力的出现。理解这一发育轨迹对于理解正常及异常的儿童发育以及为具有感觉、运动和/或其他神经发育障碍的儿童设计有效干预至关重要（Cascio等, 2012）。技术进步，如沉浸式环境和虚拟现实（VR），为在不同发育阶段增强MSI提供了有前景的干预途径（Lahav & Mioduser, 2008; Setti等, 2022），并对依赖有效MSI的领域产生连锁效应（Barutchu等, 2019; Denervaud等, 2020; Rose等, 2008）。

为了系统考察MSI的发育轨迹及其对干预设计和相关技术评估与康复的影响，本综述：

1. 考察低水平刺激统计在指导早期多感觉整合中的作用，重点关注空间和时空调和性。
2. 提出多感觉发育的计算模型，包括基于可靠性加权整合和贝叶斯因果推断的框架。
3. 考察MSI如何促进（以及如何被促进）若干关键功能领域的成熟（见图1）。
4. 强调实际应用，重点说明如何设计干预以支持该框架内能力的成熟和精细化。
5. 制定路线图，说明如何调整技术以支持MSI框架内特定能力的成熟。

由于我们引用的文献使用的术语重叠但不完全一致，表1提供了本综述最核心术语的操作定义。

## 部分摘要

### 对低水平统计的敏感性

尽管我们的框架将身体表征定位为发育中第一个功能组织领域，但促成这种组织的中枢机制源于更为基本的过程。在连贯的自我感形成之前，大脑必须首先建立可靠的方法来确定哪些感觉输入应当被整合。随着不同感觉系统的依次启动，发育中的大脑所获得的最初多感觉信息具有固有的统计特性——空间和时空调和性作为整合的关键线索。

### 模型

在概念（和计算）模型方面，对多感觉发育的理解严重滞后于实证研究。虽然我们已知基本的多感觉整合在生命早期便出现，但它在整个青春期和青年期仍持续变化和进一步精细化。如本综述所强调的，尽管我们已有关于特定年龄关键发育里程碑和能力的珍贵快照，但

### 身体表征

身体表征在我们的框架中是一个基础性领域，说明多感觉整合（MSI）如何支撑连贯自我感的发展和成熟。从出生起，婴儿便开始通过整合触觉、本体感觉、前庭觉以及逐渐出现的视觉和听觉线索来构建对自身身体的理解（Rochat, 2003）。重要的是，这一早期自我感并非静止不变的：它必须不断适应儿童快速的体格生长，为

### 感觉运动整合

在身体表征发展的基础上，感觉运动整合反映了发育中的大脑如何利用MSI适应性地将感觉输入与运动行为协调。Bertenthal（1996）已广泛论证将感知、行动和表征视为发育耦合的必要性。一个14个月大的婴儿从瓷砖地面走上纹理地毯时，必须重新加权脚底的触觉反馈、地面的视觉变化以及前庭线索——在

### 空间导航

在感觉运动整合的基础上，空间导航展示了发育中的大脑如何利用MSI指导在现实世界中的运动。设想一个3岁儿童，她看到看护人在一个熟悉的房间一侧藏起玩具。当她的眼睛被短暂遮住且房间被旋转后，她必须通过追踪自身运动（路径整合）、利用稳定地标（如窗户），或结合两者来找回玩具位置。她在此类变化情境中的表现

### 物体识别

继续探索多感觉整合（MSI）如何塑造（以及如何被塑造）儿童发育，物体识别是MSI增强感知能力的关键领域（Molholm等, 2004; Tovar等, 2020; Yuval-Greenberg & Deouell, 2007）。图5提供了这一发育轨迹的示意图，展示了早期多感觉整合如何为从婴儿期的基本分类向更精细的因果推断转变奠定基础——

### 语音与语言

延伸我们关于多感觉整合（MSI）如何塑造儿童发育的探索，语音与语言代表了MSI尤为关键的独特领域。语言习得高度依赖于听觉和视觉线索的整合，这种整合提供了互补的空间和时间信息，促进语音理解并支持沟通能力的发展（Lalonde & Werner, 2021; Van Engen等, 2022）。

设想一个7个月大的——

### 高阶功能

设想一个4岁儿童被要求把三个不同颜色的玩具收好，同时家长依次指着每个玩具说出颜色。儿童必须将口头指令、视觉手势和自身正在进行的运动计划对齐：这是一个日常情境下的多感觉认知负荷案例。由于感觉加工依赖于MSI，它自然会影响到注意、工作记忆和流体智力等认知发展（Barutchu等, 2019; Denervaud等, 2020）。然而，精确的——

### 应用

多感觉整合与感觉运动探索、物体识别、语言和认知之间错综复杂的关系为治疗干预和教育实践的改进提供了宝贵机会（Gori等, 2022）。基于我们的核心论点，我们可以利用对MSI发育轨迹的理解，开始设计支持正常和异常发育的策略。

结合视觉、听觉的——

## 结论

在本综述中，我们提出了一个松散的层级框架，强调多感觉整合不仅是一项发育挑战，更是发育中的大脑所运用的一种根本性适应机制。我们的核心论点认为，感觉和运动信息的变异性驱动MSI的成熟，从而塑造关键发育领域，如身体表征、感觉运动整合、空间导航、物体识别、语音与语言以及认知（图6）。

## 要点总结

1. 多感觉整合（MSI）是儿童感知、认知和行动发育的关键过程。
2. MSI的成熟是一个复杂过程，一直延续到青春期，影响着身体表征、感觉运动整合、空间导航以及感知和认知加工等领域。
3. 理解MSI的发育轨迹可为正常和异常发育的干预和教育策略提供指导。
4. 虚拟现实等——

## 未来方向

1. 需要进一步研究以了解儿童MSI发育的神经机制。
2. 追踪同一儿童MSI发育的纵向研究对于理解其进展至关重要。
3. 开发针对儿童人群MSI评估的标准化方法至关重要。
4. 需要探索基于MSI的干预在各种发育障碍中的长期有效性，重点关注可及性和包容性。
5. 相关工作需要向——

## 利益冲突声明

作者未发现任何可能影响本综述客观性的机构隶属、会员资格、资助或财务持股。

## 致谢

MELD联盟（Multisensory Environments to study Longitudinal Development，多感觉环境纵向发育研究联盟；https://lab.vanderbilt.edu/meld/）的工作得到了Meta旗下Reality Labs Research的慷慨无限制赠款的资助。

David A. Tovar | Ansley J. Kunnath | Katia Steinfeld | Helene Vitali | Marcus Watson | Hari Srinivasan | Messiyah Stevens | David J. Lewkowicz | Micah M. Murray | Monica Gori | Mark T. Wallace

美国，纳什维尔，田纳西州 37203，范德堡大学