Children’s early language exposure impacts their later linguistic skills, cognitive abilities, and academic achievement, and large disparities in language exposure are associated with family socioeconomic status (SES). However, there is little evidence about the neural mechanisms underlying the relation between language experience and linguistic and cognitive development. Here, language experience was measured from home audio recordings of 36 SES-diverse 4- to 6-year-old children. During a story-listening functional MRI task, children who had experienced more conversational turns with adults—independently of SES, IQ, and adult-child utterances alone—exhibited greater left inferior frontal (Broca’s area) activation, which significantly explained the relation between children’s language exposure and verbal skill. This is the first evidence directly relating children’s language environments with neural language processing, specifying both an environmental and a neural mechanism underlying SES disparities in children’s language skills. Furthermore, results suggest that conversational experience impacts neural language processing over and above SES or the sheer quantity of words heard.

Abstract Human childhood is characterized by dramatic changes in the mind and brain. However, little is known about the large-scale intrinsic cortical network changes that occur during childhood due to methodological challenges in scanning young children. Here, we overcome this barrier by using sophisticated acquisition and analysis tools to investigate functional network development in children between the ages of 4 and 10 years ( n = 92). At multiple spatial scales, age is positively associated with brain network segregation. At the system level, age was associated with segregation of systems involved in attention from those involved in abstract cognition, and with integration among attentional and perceptual systems. Associations between age and functional connectivity are most pronounced in visual and medial prefrontal cortex, the two ends of a gradient from perceptual, externally oriented cortex to abstract, internally oriented cortex. These findings suggest that both ends of the sensory-association gradient may develop early, in contrast to the classical theories that cortical maturation proceeds from back to front, with sensory areas developing first and association areas developing last. More mature patterns of brain network architecture, controlling for age, were associated with better visuospatial reasoning abilities. Our results suggest that as cortical architecture becomes more specialized, children become more able to reason about the world and their place in it. Significance Anthropologists have called the transition from early to middle childhood the “age of reason”, when children across cultures become more independent. We employ cutting-edge neuroimaging acquisition and analysis approaches to investigate associations between age and functional brain architecture in childhood. Age was positively associated with segregation between cortical systems that process the external world, and those that process abstract phenomena like the past, future, and minds of others. Surprisingly, we observed pronounced development at both ends of the sensory-association gradient, challenging the theory that sensory areas develop first and association areas develop last. Our results open new directions for research into how brains reorganize to support rapid gains in cognitive and socioemotional skills as children reach the age of reason.

Abstract Children’s early language environments are associated with linguistic, cognitive, and academic development, as well as concurrent brain structure and function. This study investigated neurodevelopmental mechanisms linking language input to development by measuring neuroplasticity associated with an intervention designed to enhance language environments of families primarily from lower socioeconomic backgrounds. Families of 52 4-to-6 year-old children were randomly assigned to a 9-week, interactive, family-based intervention or no-contact control group. Children completed pre- and post-assessments of verbal and nonverbal cognition (n=52), structural magnetic resonance imaging (n=45), and home auditory recordings of language exposure (n=39). Families who completed the intervention exhibited greater increases in adult-child conversational turns, and changes in turn-taking mediated intervention effects on language and executive functioning measures. Collapsing across groups, turn-taking changes were also positively correlated with cortical thickening in left inferior frontal and supramarginal gyri, the latter of which mediated relationships between changes in turn-taking and children’s language development. This is the first study of longitudinal neuroplasticity in response to changes in children’s language environments, and findings suggest that conversational turns support language development through cortical growth in language and social processing regions. This has implications for early interventions to enhance children’s language environments to support neurocognitive development.

Trait mindfulness, the tendency to attend to present-moment experiences without judgement, is negatively correlated with adolescent anxiety and depression. Understanding the neural mechanisms underlying trait mindfulness may inform the neural basis of psychiatric disorders. However, few studies have identified brain connectivity states that correlate with trait mindfulness in adolescence, nor have they assessed the reliability of such states.

Trait mindfulness-the tendency to attend to present-moment experiences without judgment-is negatively correlated with adolescent anxiety and depression. Understanding the neural mechanisms that underlie trait mindfulness may inform the neural basis of psychiatric disorders. However, few studies have identified brain connectivity states that are correlated with trait mindfulness in adolescence, and they have not assessed the reliability of such states.