Attēlveidošanas pētījums parāda, kā bērni iegaumē faktus

Jauns smadzeņu attēlveidošanas pētījums atklāj, kā smadzenes pārkārtojas, kad bērni apgūst matemātikas pamatfaktus.

"Kad bērni apgūst pamata aritmētiku, viņi pāriet no problēmu risināšanas, skaitot uz pirkstiem, līdz faktu izvilkšanai no atmiņas," sacīja Stenfordas Universitātes Medicīnas skolas pētnieki. "Dažiem bērniem pāreja notiek vieglāk nekā citiem, bet neviens nezina, kāpēc," teica pētnieki.

Viņu jaunais pētījums parāda, ka precīzi organizēta smadzeņu izmaiņu grupa, no kurām daudzas ir saistītas ar atmiņas centru, kas pazīstams kā hipokampa, ir kritiskas transformācijai.

"Mēs vēlējāmies saprast, kā bērni iegūst jaunas zināšanas, un noteikt, kāpēc daži bērni labāk nekā citi iemācās iegūt faktus no atmiņas," sacīja Vinod Menons, Ph.D., psihiatrijas un uzvedības zinātņu profesors un pētījuma vecākais autors.

"Šis darbs sniedz ieskatu par dinamiskām izmaiņām, kas notiek kognitīvās attīstības gaitā katram bērnam."

Pētījums arī papildina iepriekšējos pētījumus par atšķirībām starp to, kā bērnu un pieaugušo smadzenes risina matemātikas problēmas, viņš atzīmēja. Bērni izmanto dažus smadzeņu reģionus, tostarp hipokampu un prefrontālo garozu, ļoti atšķirīgi no pieaugušajiem, kad abas grupas risina vienāda veida matemātikas problēmas, parādīja pētījums.

"Mums bija pārsteidzoši, ka hipokampu un prefrontu ieguldījums uz atmiņu balstītā problēmu risināšanā bērnībā neizskatās nekas tāds, kādu mēs būtu gaidījuši pieaugušo smadzenēm," sacīja pēcdoktorants Šaožengs Cjins, Ph.D. raksta vadošais autors.

Pētījumam 28 bērni atrisināja matemātikas problēmas, saņemot divus smadzeņu funkcionālās magnētiskās rezonanses attēlveidošanas attēlus. Skenēšana tika veikta ar aptuveni 1,2 gadu starpību. Pētnieki vienlaikus skenēja arī 20 pusaudžus un 20 pieaugušos.

Pētījuma sākumā bērni bija vecumā no septiņiem līdz deviņiem gadiem. Pusaudžiem bija 14 līdz 17, bet pieaugušajiem - 19 līdz 22. Visiem dalībniekiem bija normāls IQ.

Tā kā pētījumā tika pārbaudīta normāla matemātikas mācīšanās, tika izslēgti potenciālie dalībnieki ar matemātikas traucējumiem un uzmanības deficīta hiperaktivitātes traucējumiem, atzīmēja pētnieki.

Pētījuma laikā, būdami bērni vecumā no vidēji 8,2 līdz 9,4 gadiem, viņi kļuva ātrāki un precīzāki matemātikas problēmu risināšanā un vairāk paļāvās uz matemātikas faktu iegūšanu no atmiņas un mazāk paļaušanos uz skaitīšanu, uzskata pētnieki.

Tā kā šīs stratēģijas maiņas notika, pētnieki redzēja vairākas izmaiņas bērnu smadzenēs. Hipokampu, reģionu ar daudzām lomām jaunu atmiņu veidošanā, pēc gada viņi vairāk aktivizēja bērnu smadzenēs. Viņi atrada, ka skaitīšanā iesaistītie reģioni, tostarp prefrontālās un parietālās garozas daļas, tika aktivizēti mazāk.

Pētnieki redzēja arī izmaiņas pakāpē, kādā hipokamps bija savienots ar citām bērnu smadzeņu daļām, ar vairākām prefrontālās, priekšējās temporālās garozas un parietālās garozas daļām, kas pēc gada bija stiprāk saistītas ar hipokampu.

"Jo spēcīgāki šie savienojumi, jo lielākas ir bērna iespējas iegūt matemātikas faktus no atmiņas, atklājums, kas liecina par sākumpunktu turpmākiem matemātikas mācīšanās traucējumu pētījumiem," teica pētnieki.

Lai gan bērni pēc gada vairāk izmantoja savu hipokampu, pusaudži un pieaugušie, risinot matemātikas problēmas, minimāli izmantoja savu hipokampu, norāda pētnieki. Tā vietā viņi izvilka matemātikas faktus no labi attīstītiem informācijas krājumiem neokorteksā.

"Tas nozīmē, ka hipokamps nodrošina sastatnes, lai mācītos un konsolidētu faktus bērnu ilgtermiņa atmiņā," sacīja Menons.

Hipokamps palīdz atbalstīt citas smadzeņu daļas, jo tiek konstruēti pieaugušajiem līdzīgi nervu savienojumi matemātikas problēmu risināšanai, viņš paskaidroja.

"Pieaugušajiem šī sastatne nav nepieciešama, jo atmiņa matemātiskiem faktiem, visticamāk, ir nostiprināta neokorteksā," viņš teica.

"Interesanti," viņš teica, "pētījums arī parādīja, ka, lai gan pieaugušais hipokamps nav tik spēcīgi iesaistīts kā bērni, šķiet, ka tas saglabā matemātiskās informācijas rezerves kopiju, ko pieaugušie parasti iegūst no neokorteksa."

Pētnieki arī salīdzināja smadzeņu darbības modeļu variāciju līmeni, kad bērni, pusaudži un pieaugušie pareizi atrisināja matemātikas problēmas. Smadzeņu darbības modeļi pusaudžiem un pieaugušajiem bija stabilāki nekā bērniem, kas liecina, ka, smadzenēm kļūstot labākām matemātikas problēmu risināšanā, to darbība kļūst konsekventāka, ziņo pētnieki.

Nākamais solis ir salīdzināt jaunos atklājumus par normālu matemātikas mācīšanos ar to, kas notiek bērniem ar matemātikas mācīšanās traucējumiem, norāda Menons.

"Bērniem ar matemātikas mācīšanās traucējumiem mēs zinām, ka spēja tekoši iegūt faktus ir pamatproblēma, kas viņiem joprojām ir šķērslis vidusskolā un koledžā," viņš teica.

"Vai hipokampa nespēj nodrošināt uzticamu sastatni, lai agrīnā mācību stadijā veidotu labu matemātikas faktu attēlojumu citās smadzeņu daļās, un tāpēc bērns turpina izmantot neefektīvas stratēģijas matemātikas problēmu risināšanai? Mēs vēlamies to pārbaudīt. ”

Pētījums tika publicēts Dabas neirozinātne.

Avots: Stenfordas Universitātes Medicīnas centrs