Zobrazovací studie ukazuje, jak si děti pamatují fakta

Nový výzkum zobrazování mozku odhaluje, jak se mozek reorganizuje, když se děti učí základní matematické fakty.

"Když se děti naučí základní aritmetiku, přejdou od řešení problémů počítáním prstů k vytržení faktů z paměti," uvedli vědci na Lékařské fakultě Stanfordské univerzity. "K posunu dochází u některých dětí snadněji než u ostatních, ale nikdo neví proč," uvedli vědci.

Jejich nová studie ukazuje, že přesně promyšlená skupina mozkových změn, z nichž mnohé zahrnují paměťové centrum známé jako hipokamp, ​​je pro transformaci zásadní.

"Chtěli jsme pochopit, jak děti získávají nové znalosti, a zjistit, proč se některé děti učí získávat fakta z paměti lépe než jiné," řekl Vinod Menon, Ph.D., profesor psychiatrie a behaviorálních věd a hlavní autor studie.

"Tato práce poskytuje vhled do dynamických změn, ke kterým dochází v průběhu kognitivního vývoje u každého dítěte."

Studie rovněž doplňuje předchozí výzkum rozdílů mezi tím, jak mozky dětí a dospělých řeší matematické problémy, poznamenal. Studie ukázala, že děti používají určité oblasti mozku, včetně hipokampu a prefrontální kůry, velmi odlišně od dospělých, když obě skupiny řeší stejné typy matematických problémů.

"Bylo pro nás překvapivé, že hipokampální a prefrontální příspěvky k řešení problémů založených na paměti během dětství nevypadají jako něco, co bychom očekávali pro mozek dospělého," řekl postdoktorský vědec Shaozheng Qin, Ph.D., hlavní autor příspěvku.

Pro tuto studii 28 dětí vyřešilo matematické problémy a dostalo dva funkční mozkové skeny pomocí magnetické rezonance. Skeny byly provedeny s odstupem 1,2 roku. Vědci také skenovali 20 adolescentů a 20 dospělých v jednom časovém okamžiku.

Na začátku studie byly děti ve věku od sedmi do devíti let. Dospívajícím bylo 14 až 17 let a dospělým 19 až 22 let. Všichni účastníci měli normální IQ.

Protože studie zkoumala normální matematické učení, byli vyloučeni potenciální účastníci s poruchami učení souvisejícími s matematikou a poruchou hyperaktivity s deficitem pozornosti.

Během studie se děti v průměru od 8,2 do 9,4 let staly rychlejšími a přesnějšími při řešení matematických úloh a spoléhaly se více na získávání matematických faktů z paměti a méně na počítání.

Jak tyto posuny ve strategii probíhaly, vědci viděli několik změn v mozcích dětí. Zjistili, že hipokampus, region s mnoha rolemi při utváření nových vzpomínek, se po jednom roce aktivoval více v dětských mozcích. Zjistili, že oblasti zapojené do počítání, včetně částí prefrontální a temenní kůry, byly aktivovány méně.

Vědci také zaznamenali změny v míře, do jaké byl hipokampus spojen s jinými částmi mozků dětí, přičemž několik částí prefrontální, přední spánkové kůry a temenní kůry bylo po roce silněji spojeno s hipokampem.

"Čím silnější jsou tyto souvislosti, tím větší je schopnost dítěte získávat matematické fakty z paměti, což je zjištění, které naznačuje výchozí bod pro budoucí studium poruch učení z matematiky," uvedli vědci.

Ačkoli děti po roce více používaly svůj hipokampus, adolescenti a dospělí podle výzkumníků svůj hipokampus využívali minimálně. Místo toho vytáhli matematická fakta z dobře vyvinutých informačních obchodů v neokortexu.

"To znamená, že hipokampus poskytuje lešení pro učení a konsolidaci faktů do dlouhodobé paměti u dětí," řekl Menon.

Vysvětlil, že hipokampus pomáhá podporovat jiné části mozku, protože se vytvářejí neurální spojení podobná dospělým pro řešení matematických problémů.

"U dospělých toto lešení není nutné, protože paměť na matematické fakty byla s největší pravděpodobností sloučena do neokortexu," řekl.

"Je zajímavé," uvedl, "výzkum také ukázal, že zatímco dospělý hipokamp není tak silně zapojen jako děti, zdá se, že uchovává záložní kopii matematických informací, které dospělí obvykle čerpají z neokortexu."

Vědci také porovnali úroveň variací ve vzorcích mozkové činnosti, protože děti, dospívající a dospělí správně řešili matematické problémy. Vzorce mozkové aktivity byly u dospívajících a dospělých stabilnější než u dětí, což naznačuje, že jak se mozek zlepšuje v řešení matematických problémů, jeho aktivita se stává konzistentnější, uvedli vědci.

Dalším krokem je podle Menona srovnání nových poznatků o normálním učení matematiky s tím, co se děje u dětí s poruchami učení matematiky.

"U dětí s poruchami učení z matematiky víme, že schopnost plynule načítat fakta je základním problémem a zůstává pro ně překážkou na střední a vysoké škole," uvedl.

"Je to tak, že hipokampus nemůže poskytnout spolehlivé lešení, které by v raných fázích učení poskytovalo dobrou reprezentaci matematických faktů v jiných částech mozku, a tak dítě nadále používá neúčinné strategie k řešení matematických problémů?" Chceme to otestovat. “

Studie byla publikována v Přírodní neurovědy.

Zdroj: Stanford University Medical Center