Scanările cerebrale arată cum se schimbă creierul copiilor odată cu învățarea

Noua tehnologie permite oamenilor de știință cognitivi să urmărească cum se schimbă creierul unui copil pe măsură ce învață să citească și să facă matematică. Mai exact, utilizarea nouă a imaginii cerebrale permite oamenilor de știință să observe funcționarea interioară a creierului atunci când un copil sau un adult urmărește „Sesame Street”.

Această utilizare a imaginii cerebrale în timpul activităților de zi cu zi deschide ușa studierii altor procese de gândire în medii naturaliste și poate ajuta într-o zi la diagnosticarea și tratarea dizabilităților de învățare.

Oamenii de știință spun că acum încep să folosească imagistica creierului pentru a înțelege modul în care oamenii procesează gândirea în timpul experiențelor din viața reală.

De exemplu, cercetătorii au comparat scanările adulților care urmăresc un film distractiv pentru a vedea dacă răspunsurile neuronale sunt similare între diferiți indivizi.

„Dar acesta este primul studiu care folosește metoda ca instrument de înțelegere a dezvoltării”, a declarat autorul principal Jessica Cantlon, doctorat, om de știință cognitiv la Universitatea din Rochester.

Experții speră că o mai bună înțelegere a dezvoltării creierului poate ajuta oamenii de știință să determine cauza dizabilităților de învățare.

„Psihologii au teste comportamentale pentru a încerca să obțină fundul deficiențelor de învățare, dar aceste noi studii imagistice oferă o sursă total independentă de informații despre învățarea copiilor pe baza a ceea ce se întâmplă în creier”, a spus Cantlon.

Descoperirile neuroimagisticii sunt detaliate într-un nou studiu publicat de jurnalul cu acces deschis al Public Library of Science PLoS Biology.

Pentru anchetă, 27 de copii cu vârste cuprinse între 4 și 11 ani și 20 de adulți au urmărit același videoclip de 20 de minute „Sesame Street”. La fel ca programul obișnuit, înregistrarea a prezentat o varietate de clipuri scurte axate pe numere, cuvinte, forme și alte subiecte. Copiii au luat apoi teste standardizate de IQ pentru abilități matematice și verbale.

Pentru a surprinde răspunsul neuronal la spectacol, cercetătorii au apelat la scanări funcționale de imagistică prin rezonanță magnetică (fMRI). Spre deosebire de razele X, scanările CAT și alte tipuri de imagistică a creierului, RMN-ul nu implică riscuri, injecții, intervenții chirurgicale sau expunere la radiații.

Folosind câmpuri magnetice, scanările segmentează practic creierul într-o rețea tridimensională de aproximativ 40.000 pixeli, cunoscută sub numele de voxeli, și măsoară intensitatea semnalului neuronal în fiecare dintre aceste sectoare mici.

Studiul a produs 609 de scanări ale fiecărui participant, una la fiecare două secunde, în timp ce urmăreau Big Bird, Count, Elmo și alte vedete din seria educațională. Utilizând algoritmi statistici, cercetătorii au creat apoi „hărți neuronale” ale proceselor de gândire pentru copii și adulți și au comparat grupurile.

Rezultatul? Copiii ale căror hărți neuronale s-au asemănat mai mult cu hărțile neuronale ale adulților au obținut un scor mai mare la testele matematice și verbale standardizate. Cu alte cuvinte, structura neuronală a creierului, ca și alte părți ale corpului, se dezvoltă de-a lungul căilor previzibile pe măsură ce ne maturizăm.

Studiul a confirmat, de asemenea, unde în creier se află aceste capacități de dezvoltare. Pentru sarcinile verbale, tiparele neuronale asemănătoare adulților din zona Broca, care sunt implicate în vorbire și limbaj, au prezis scoruri mai mari ale testelor verbale la copii. Pentru matematică, scorurile mai bune au fost legate de modele mai mature în sulul intraparietal (IPS), o regiune a creierului cunoscută ca fiind implicată în procesarea numerelor.

Utilizarea activităților normale, cum ar fi vizionarea la TV, poate oferi un indicator mai precis al învățării și dezvoltării creierului copiilor în lumea reală decât sarcinile scurte și simple tipice studiilor fMRI, susțin autorii. La fel ca videoclipul „Sesame Street”, mediile de învățare din școli sunt bogate în complexitate, împreună cu lecțiile academice, scriu autorii.

Pentru a testa această ipoteză, Cantlon și Li i-au pus pe copii să efectueze sarcini tradiționale fMRI prin potrivirea unor imagini simple cu fețe, numere, cuvinte sau forme. În timpul acestor activități mai limitate cu imagini simple, răspunsurile neuronale ale copiilor nu și-au prezis scorurile testelor, spre deosebire de sarcina mai naturalistă de a urmări „Sesame Street”.

Deși studiul nu susține vizionarea la televizor, arată că „tiparele neuronale în timpul unei activități de zi cu zi, cum ar fi vizionarea la televizor, sunt legate de maturitatea intelectuală a unei persoane”, a spus Cantlon.

„Nu este cazul dacă, dacă puneți un copil în fața unui program TV educațional, nu se întâmplă nimic - creierul ar fi un fel de zone. În schimb, ceea ce vedem este că tiparele de activitate neuronală pe care copiii le arată sunt semnificative și sunt legate de abilitățile lor intelectuale. ”

Sursa: Universitatea din Rochester