Различия в биологическом строении головного мозга способны оказывать влияние на математические способности. Исследователи из международной группы выяснили, что стимуляция отдельных участков коры головного мозга с помощью слабых электрических импульсов может способствовать развитию новых когнитивных умений.
По данным отчета, подготовленного Организацией экономического сотрудничества и развития (ОЭСР), до 29% взрослых в развитых странах демонстрируют математические навыки, соответствующие уровню семилетнего ребенка. Образовательная система нередко усугубляет различия в способностях учеников, вместо того чтобы сглаживать их: дети, уже обладающие хорошими навыками чтения и письма, получают больше внимания со стороны преподавателей и, как следствие, достигают более значительных результатов.
Успехи в образовании также зависят от социально-экономического положения и определенных личностных характеристик. Так, еще в 1980-х годах психологи выявили, что академическая успеваемость имеет положительную связь с высоким уровнем конформности, и это наблюдается даже у студентов аспирантуры.
Некоторые исследования указывают на то, что биологические факторы, такие как взаимодействие между разными областями мозга, могут оказывать большее влияние на успехи в изучении математики, чем внешние обстоятельства.
Исследователи из Оксфордского университета (Великобритания), Университета Торонто и Университета Макгилла (Канада), а также Стэнфордского университета (США) отобрали для участия в исследовании 36 мужчин (средний возраст 21,75 года) и 36 женщин (средний возраст 22,1 года), которые были распределены на три группы одинакового размера. В течение пяти дней участники решали математические уравнения и выполняли задания, направленные на запоминание числовых последовательностей. По мере прогресса, время, отведенное на выполнение задач, сокращалось, а их уровень сложности увеличивался.
Первая группа выступила в качестве контрольной. Молодые люди во второй и третьей группах проходили процедуру транскраниальной стимуляции случайным шумом (tRNS) – это безболезненное и безопасное воздействие на определенные участки мозга с помощью электрических импульсов случайной частоты. В качестве мишени для стимуляции выбирали дорсолатеральную префронтальную кору – область, играющую ключевую роль в освоении новых когнитивных навыков. Другим участникам проводили стимуляцию в области задней теменной коры, отвечающей за обработку информации.
Перед и после прохождения курса обучения исследователи проводили сканирование мозга участников и определяли концентрацию гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК) – соединения, которое играет ключевую роль в процессах возбуждения и торможения в центральной нервной системе.
У отдельных участников были выявлены недостаточно развитые связи между префронтальной и теменной областями мозга, что, как правило, считается фактором, снижающим обучаемость. Исследования показали, что стимуляция префронтальной коры позволила им значительно улучшить свои результаты в освоении нового материала и догнать других участников. Авторы работы полагают, что такое воздействие способствовало усилению активности нейронов в данной области мозга. Также, снижение уровня ГАМК облегчало передачу сигналов между нейронами в этой зоне, что позволяло формировать новые синаптические связи, которые необходимы для успешного обучения.
В первую очередь, эти исследования продемонстрировали значительную роль префронтальной коры в процессе обучения. Во вторую, они потенциально могут стать фундаментом для создания инновационных способов поддержки учащихся, чьи трудности связаны не с внешними факторами, а с особенностями функционирования мозга.
Выводы ученые изложили в статье для журнала PLOS Biology.