Lo studio di imaging mostra come i bambini memorizzano i fatti

Una nuova ricerca sull'imaging cerebrale rivela come il cervello si riorganizza mentre i bambini apprendono i fatti di matematica di base.

"Man mano che i bambini imparano l'aritmetica di base, passano dalla risoluzione dei problemi contando sulle dita all'estrazione dei fatti dalla memoria", hanno detto i ricercatori della Stanford University School of Medicine. "Il cambiamento avviene più facilmente per alcuni bambini che per altri, ma nessuno sa perché", hanno detto i ricercatori.

Il loro nuovo studio mostra che un gruppo di cambiamenti cerebrali orchestrati con precisione, molti dei quali coinvolgono il centro della memoria noto come ippocampo, sono fondamentali per la trasformazione.

"Volevamo capire come i bambini acquisiscono nuove conoscenze e determinare perché alcuni bambini imparano a recuperare i fatti dalla memoria meglio di altri", ha detto Vinod Menon, Ph.D., professore di psichiatria e scienze comportamentali e autore senior dello studio.

"Questo lavoro fornisce informazioni sui cambiamenti dinamici che si verificano nel corso dello sviluppo cognitivo in ogni bambino".

Lo studio si aggiunge anche alla ricerca precedente sulle differenze tra il modo in cui il cervello dei bambini e quello degli adulti risolvono i problemi di matematica, ha osservato. I bambini usano alcune regioni del cervello, tra cui l'ippocampo e la corteccia prefrontale, in modo molto diverso dagli adulti quando i due gruppi stanno risolvendo gli stessi tipi di problemi di matematica, lo studio ha mostrato.

"È stato sorprendente per noi che i contributi ippocampali e prefrontali alla risoluzione dei problemi basata sulla memoria durante l'infanzia non assomigliassero a quello che ci saremmo aspettati per il cervello adulto", ha detto lo studioso post-dottorato Shaozheng Qin, Ph.D., il autore principale del documento.

Per lo studio, 28 bambini hanno risolto problemi di matematica mentre ricevevano due scansioni cerebrali di risonanza magnetica funzionale. Le scansioni sono state eseguite a circa 1,2 anni di distanza. I ricercatori hanno anche scansionato 20 adolescenti e 20 adulti in un unico momento.

All'inizio dello studio, i bambini avevano un'età compresa tra i sette ei nove anni. Gli adolescenti avevano dai 14 ai 17 anni e gli adulti dai 19 ai 22. Tutti i partecipanti avevano un QI normale.

Poiché lo studio ha esaminato il normale apprendimento della matematica, i potenziali partecipanti con difficoltà di apprendimento legate alla matematica e disturbo da deficit di attenzione e iperattività sono stati esclusi, hanno osservato i ricercatori.

Durante lo studio, poiché i bambini hanno avuto un'età media da 8,2 a 9,4 anni, sono diventati più veloci e più precisi nel risolvere i problemi di matematica e hanno fatto affidamento più sul recupero dei fatti matematici dalla memoria e meno sul conteggio, secondo i ricercatori.

Quando si sono verificati questi cambiamenti nella strategia, i ricercatori hanno visto diversi cambiamenti nel cervello dei bambini. Hanno scoperto che l'ippocampo, una regione con molti ruoli nel plasmare nuovi ricordi, si è attivato maggiormente nel cervello dei bambini dopo un anno. Le regioni coinvolte nel conteggio, comprese parti della corteccia prefrontale e parietale, sono state attivate meno, hanno scoperto.

I ricercatori hanno anche visto cambiamenti nel grado in cui l'ippocampo era collegato ad altre parti del cervello dei bambini, con diverse parti della corteccia prefrontale, temporale anteriore e della corteccia parietale più fortemente connesse all'ippocampo dopo un anno.

"Più forti sono queste connessioni, maggiore è la capacità del bambino di recuperare i fatti matematici dalla memoria, una scoperta che suggerisce un punto di partenza per studi futuri sulle disabilità dell'apprendimento della matematica", hanno detto i ricercatori.

Sebbene i bambini stessero usando di più il loro ippocampo dopo un anno, adolescenti e adulti hanno fatto un uso minimo del loro ippocampo mentre risolvono problemi di matematica, secondo i ricercatori. Invece, hanno estratto fatti di matematica da archivi di informazioni ben sviluppati nella neocorteccia.

"Ciò significa che l'ippocampo fornisce un'impalcatura per l'apprendimento e il consolidamento dei fatti nella memoria a lungo termine nei bambini", ha detto Menon.

L'ippocampo aiuta a sostenere altre parti del cervello mentre vengono costruite connessioni neurali di tipo adulto per risolvere problemi di matematica, ha spiegato.

"Negli adulti questa impalcatura non è necessaria perché la memoria per i fatti di matematica è stata molto probabilmente consolidata nella neocorteccia", ha detto.

"È interessante notare", ha detto, "la ricerca ha anche dimostrato che mentre l'ippocampo adulto non è così fortemente coinvolto come nei bambini, sembra conservare una copia di backup delle informazioni matematiche che gli adulti di solito traggono dalla neocorteccia".

I ricercatori hanno anche confrontato il livello di variazione nei modelli di attività cerebrale quando bambini, adolescenti e adulti hanno risolto correttamente i problemi di matematica. I modelli di attività del cervello erano più stabili negli adolescenti e negli adulti che nei bambini, suggerendo che quando il cervello migliora nel risolvere i problemi di matematica, la sua attività diventa più coerente, hanno riferito i ricercatori.

Il passo successivo è confrontare le nuove scoperte sul normale apprendimento della matematica con ciò che accade nei bambini con disabilità dell'apprendimento della matematica, secondo Menon.

"Nei bambini con disabilità nell'apprendimento della matematica, sappiamo che la capacità di recuperare i fatti in modo fluente è un problema fondamentale e rimane un collo di bottiglia per loro alle scuole superiori e all'università", ha detto.

"È che l'ippocampo non può fornire un'impalcatura affidabile per costruire buone rappresentazioni di fatti matematici in altre parti del cervello durante le prime fasi di apprendimento, e quindi il bambino continua a utilizzare strategie inefficienti per risolvere problemi di matematica? Vogliamo testarlo. "

Lo studio è stato pubblicato in Nature Neuroscience.

Fonte: Stanford University Medical Center