Сканирование мозга рассказывает о математических способностях детей лучше, чем тест

Учёные из Стэнфордского университета обнаружили, что сканирование мозга восьмилетних детей помогает спрогнозировать их успехи в точных науках в течение следующих шести лет.

Специалисты из Стэнфордского университета обнаружили, что сканирование мозга восьмилетних школьников позволяет спрогнозировать, какими будут их успехи в изучении математических наук в течение последующих шести лет.

В ходе научной работы учёные наблюдали за 43 детьми в течение 6 лет, начиная с их восьмилетнего возраста, и увидели, что характеристики мозга могли свидетельствовать о математических способностях и их последующих успехах в точных науках. Правда, сканирование мозга не дало информацию о грядущих достижениях в чтении, об IQ и памяти испытуемых.

"Мы можем определить регионы мозга, которые отвечают за математические способности детей в течение шести лет – в детском и подростковом возрасте", – рассказывает один из авторов исследования Таня Эванс (Tanya Evans).

"Долгосрочная цель нашего исследования – выявить тех детей, которые могли бы извлечь максимальную пользу из занятий математикой с самого раннего возраста, – продолжает ведущий автор работы Винод Менон (Vinod Menon), профессор психиатрии и поведенческих наук. – Математические навыки имеют решающее значение в нашем прогрессирующем технологическом обществе, и наши новые данные показывают, какие функции головного мозга способны указать на будущего обладателя выдающихся математических способностей".

В начале исследования учёные изучили мозг детей с помощью структурной и функциональной магнитно-резонансной томографии. Ни у одного из испытуемых не наблюдалось неврологических или психиатрических расстройств, а их интеллект считался среднестатистическим для их возраста. Сканирование позволило измерить структуры мозга и внутренние функциональные связи между областями мозга. Оно не было связано с наблюдениями за выполнением детьми каких бы то ни было конкретных математических задач.

Затем, уже за пределами сканера, дети выполнили стандартные тесты на IQ, а также на способности к чтению, математике и тесты на работу памяти. Впоследствии те же навыки оценивались до 14-летия испытуемых, хотя некоторые участники возвращались и в последующие годы для дополнительных испытаний.

Учёные были крайне удивлены, когда поняли, насколько характер связей между регионами мозга был сопоставим с развитием математических навыков подрастающего поколения.

Как выяснилось, большой объём и связи двух областей мозга прогнозируют улучшение квалификаций: затылочная доля коры головного мозга поддерживает визуальное восприятие, а внутритеменная борозда помогает людям выполнять сравнительный анализ и работать с числами (например, позволяет понять, что 4 больше 3). Связь между двумя этими регионами и префронтальной корой также важна для прогнозирования.

Любопытно, что при этом начальные показатели IQ, работа памяти и успеваемость по математике в 8 лет не демонстрировали, какими будут долгосрочные успехи в обучении ребёнка точным наукам.

Из этого учёные делают вывод, что сканирование мозга фокусируется на большем количестве различных аспектов обработки информации, что в итоге позволяет выявить, кто из школьников будет отставать в математике, а кто, напротив, добьётся выдающихся успехов.

"Теперь мы исследуем, как связи мозга меняются с течением времени у тех детей, которые продемонстрировали улучшение математических навыков, и стремимся разработать определённые способы улучшения краткосрочного обучения и долгосрочного приобретения навыков, – говорит Менон. – Вряд ли мы сможем осуществлять сканирование мозга детей в глобальных масштабах, но наша работа поможет экспертам разработать и утвердить учебные программы для детей с ограниченными возможностями обучения".

Эванс также отметила, что родители и учителя должны поощрять детей вне зависимости от их текущей успеваемости.

"Если ребёнок в начальной школе недостаточно хорош в точных науках, это совершенно не означает, что он будет плохим учеником в будущем", – подчеркнула она.

Научная работа Менона и его коллег была опубликована изданием Journal of Neuroscience.