Дослідження зображень показує, як діти запам’ятовують факти

Нове дослідження зображень мозку показує, як мозок реорганізовується, коли діти вивчають основні математичні факти.

"Коли діти вивчають базову арифметику, вони переходять від вирішення проблем, рахуючи на пальцях, до витягування фактів з пам'яті", - заявили дослідники з медичної школи Стенфордського університету. "Деякі діти переходять легше, ніж інші, але ніхто не знає, чому", - сказали дослідники.

Їх нове дослідження показує, що точно організована група змін мозку, багато з яких включає центр пам'яті, відомий як гіпокамп, мають вирішальне значення для трансформації.

"Ми хотіли зрозуміти, як діти набувають нових знань, і визначити, чому деякі діти вчаться витягувати факти з пам'яті краще за інших", - сказав Вінод Менон, доктор філософії, професор психіатрії та поведінкових наук і старший автор дослідження.

"Ця робота дає розуміння динамічних змін, які відбуваються протягом когнітивного розвитку у кожної дитини".

Дослідження також додає до попередніх досліджень відмінностей між тим, як мозок дітей та дорослих вирішує математичні задачі, зазначив він. Діти використовують певні ділянки мозку, включаючи гіпокамп та префронтальну кору, дуже по-різному від дорослих, коли ці дві групи вирішують однакові математичні завдання, показало дослідження.

"Для нас було дивно, що вклад гіппокампа та префронтальної частини у вирішення проблем, заснованих на пам'яті, у дитинстві не виглядає нічим схожим на те, що ми очікували б для мозку дорослого", - сказав докторант Шаожжен Цинь, доктор філософії, провідний автор статті.

Для дослідження 28 дітей вирішили математичні завдання, отримавши два функціональних магнітно-резонансних томографії. Сканування виконувалось з інтервалом приблизно в 1,2 роки. Дослідники також сканували 20 підлітків та 20 дорослих в один момент часу.

На початку дослідження діти були у віці від семи до дев'яти років. Підліткам було від 14 до 17 років, а дорослим від 19 до 22 років. Усі учасники мали нормальний IQ.

Оскільки в дослідженні вивчалося нормальне вивчення математики, потенційні учасники з порушеннями математичного навчання та розладом уваги з гіперактивністю були виключені, відзначили дослідники.

Під час дослідження, коли діти віком від 8,2 до 9,4 років, вони стали швидшими та точнішими у вирішенні математичних задач, і більше покладалися на пошук математичних фактів з пам'яті і менше на підрахунок, за словами дослідників.

Оскільки ці зміни у стратегії відбулися, дослідники побачили кілька змін у дитячому мозку. Вони виявили, що гіпокампу, регіону, який має багато ролей у формуванні нових спогадів, активізували в дитячому мозку через рік. Як виявили, регіони, залучені до підрахунку, включаючи частини префронтальної та тім'яної кори, активувались менше.

Дослідники також побачили зміни в тому, наскільки гіпокамп був зв’язаний з іншими частинами дитячого мозку, причому кілька частин префронтальної, передньої скроневої кори та тім’яної кори міцніше зв’язані з гіпокампом через рік.

"Чим сильніші ці зв'язки, тим більша здатність дитини отримувати математичні факти з пам'яті, що дає підставу для подальших досліджень з обмеженими можливостями навчання в математиці", - відзначають дослідники.

Незважаючи на те, що діти більше використовували свій гіпокампу після року, підлітки та дорослі мінімально використовували свій гіпокамп під час вирішення математичних завдань, на думку дослідників. Натомість вони витягували математичні факти з добре розвинених інформаційних сховищ в неокортексі.

"Це означає, що гіпокамп забезпечує ешафот для вивчення та об'єднання фактів у довготривалу пам'ять у дітей", - сказав Менон.

Гіппокамп допомагає підтримувати інші відділи мозку, оскільки в процесі побудови нейронних зв’язків для вирішення математичних задач, як він пояснив, пояснив він.

"У дорослих цей риштування не потрібен, оскільки пам'ять про математичні факти, швидше за все, об'єдналася в неокортекс", - сказав він.

"Цікаво, - сказав він, - дослідження також показало, що, хоча дорослий гіпокамп не так сильно зайнятий, як діти, він, схоже, зберігає резервну копію математичної інформації, яку дорослі зазвичай отримують з неокортексу".

Дослідники також порівняли рівень варіацій моделей мозкової діяльності, коли діти, підлітки та дорослі правильно вирішували математичні завдання. Структури активності мозку були більш стабільними у підлітків та дорослих, ніж у дітей, що свідчить про те, що, коли мозок стає кращим у вирішенні математичних задач, його діяльність стає більш послідовною, повідомляють дослідники.

Наступним кроком є ​​порівняння нових висновків про нормальне навчання математики з тим, що відбувається у дітей з обмеженими можливостями навчання, за словами Менон.

"У дітей з обмеженими можливостями навчання в математиці ми знаємо, що здатність вільно отримувати факти є основною проблемою і залишається вузьким місцем для них у середній школі та коледжі", - сказав він.

«Це те, що гіпокамп не може забезпечити надійний ешафот для побудови гарних уявлень про математичні факти в інших відділах мозку на ранніх етапах навчання, і тому дитина продовжує використовувати неефективні стратегії для вирішення математичних задач? Ми хочемо це перевірити ».

Дослідження було опубліковано в Нейрологія природи.

Джерело: Медичний центр Стенфордського університету