Μαθηματικά: Διαφορές στη λειτουργία του εγκεφάλου ίσως εξηγούν τις δυσκολίες ορισμένων παιδιών

Για ορισμένα παιδιά, τα μαθηματικά είναι πολύ πιο δύσκολα απ’ ό,τι για τους συμμαθητές τους. Ακόμη και με εξάσκηση και διδασκαλία, μπορεί να συνεχίσουν να δυσκολεύονται σε προβλήματα που άλλα παιδιά της ηλικίας τους λύνουν ευκολότερα. Νέα ευρήματα δείχνουν ότι οι δυσκολίες αυτές ίσως σχετίζονται όχι μόνο με την κατανόηση των αριθμών, αλλά και με τον τρόπο που ο εγκέφαλος επιλέγει και προσαρμόζει στρατηγικές επίλυσης.

Μελέτη από το Πανεπιστήμιο Στάνφορντ υποδεικνύει ότι τα παιδιά με επίμονες δυσκολίες στα μαθηματικά μπορεί να δυσκολεύονται να αλλάξουν προσέγγιση όταν αντιμετωπίζουν διαφορετικές μαθηματικές προκλήσεις. Οι ερευνητές εντόπισαν επίσης διακριτά μοτίβα εγκεφαλικής δραστηριότητας που συνδέονται με αυτές τις δυσκολίες.

Τα ευρήματα δημοσιεύτηκαν στο JNeurosci. Της έρευνας ηγήθηκε ο Oliver Lasnick, μαζί με συναδέλφους του στο Πανεπιστήμιο Στάνφορντ. Η ομάδα μελέτησε παιδιά με αναπτυξιακή δυσαριθμησία, μια διαταραχή που προκαλεί επίμονες δυσκολίες στην επίλυση μαθηματικών προβλημάτων. Παρότι η διαταραχή είναι γνωστή εδώ και χρόνια, οι επιστήμονες εξακολουθούν να διερευνούν τις συγκεκριμένες νοητικές διεργασίες και τους εγκεφαλικούς μηχανισμούς που σχετίζονται με αυτήν.

Πώς χρησιμοποιούν τα παιδιά διαφορετικές στρατηγικές στα μαθηματικά

Για να εξετάσουν τις δυσκολίες, οι ερευνητές μελέτησαν 68 παιδιά ηλικίας 8 έως 10 ετών. Παρατήρησαν πώς προσέγγιζαν τα μαθηματικά προβλήματα, πόσο αποτελεσματικά χρησιμοποιούσαν διαφορετικές στρατηγικές και πώς συνδεόταν η εγκεφαλική τους δραστηριότητα με τις επιδόσεις τους.

Η επίλυση ενός μαθηματικού προβλήματος συχνά απαιτεί περισσότερα από τη γνώση των αριθμών ή την ανάκληση αριθμητικών πράξεων. Τα παιδιά πρέπει επίσης να επιλέξουν ποια μέθοδος θα λειτουργήσει καλύτερα. Για παράδειγμα, ένα παιδί μπορεί να μετρήσει τους αριθμούς έναν προς έναν ή να χρησιμοποιήσει έναν πιο αποτελεσματικό τρόπο, βασισμένο σε μια γνωστή μαθηματική σχέση. Όσο δυσκολεύουν τα προβλήματα, τόσο πιο σημαντικό γίνεται να αναγνωρίζει πότε χρειάζεται διαφορετική στρατηγική.

Τα παιδιά με αναπτυξιακή δυσαριθμησία χρησιμοποιούσαν γενικά τις διαφορετικές μαθηματικές στρατηγικές λιγότερο αποτελεσματικά από τα παιδιά χωρίς τη διαταραχή. Χρειάζονταν περισσότερο χρόνο για να αλλάξουν μέθοδο και αντιδρούσαν λιγότερο αποτελεσματικά όταν άλλαζε ο βαθμός δυσκολίας ενός προβλήματος.

Μια ακόμη διαφορά αφορούσε την εκμάθηση αποτελεσματικότερων στρατηγικών με την πάροδο του χρόνου. Τα παιδιά χωρίς τη διαταραχή γίνονταν καλύτερα στην επιλογή κατάλληλων μεθόδων, ενώ τα παιδιά με δυσαριθμησία δεν παρουσίαζαν την ίδια βελτίωση. Αυτό υποδηλώνει ότι οι δυσκολίες τους μπορεί να αφορούν όχι μόνο την εκτέλεση υπολογισμών, αλλά και την επιλογή του τρόπου προσέγγισης ενός προβλήματος.

Τι έδειξαν τα μοτίβα εγκεφαλικής δραστηριότητας

Οι ερευνητές εξέτασαν επίσης την εγκεφαλική δραστηριότητα, ώστε να κατανοήσουν καλύτερα τι μπορεί να κρύβεται πίσω από τις διαφορές στη συμπεριφορά.

Εντόπισαν διαφορές στη δραστηριότητα ενός συγκεκριμένου εγκεφαλικού συστήματος ανάμεσα στα παιδιά με αναπτυξιακή δυσαριθμησία και σε εκείνα που ήταν πιο ικανά να επιλέγουν και να χρησιμοποιούν μαθηματικές στρατηγικές. Τα νευρωνικά αυτά μοτίβα μπορούσαν επίσης να προβλέψουν πόσο αποτελεσματικά μετρούσαν τα παιδιά και πόσο καλά άλλαζαν προσέγγιση κατά την επίλυση προβλημάτων.

Τα ευρήματα αναδεικνύουν τη πιθανή σημασία νοητικών ικανοτήτων που δεν περιορίζονται στα μαθηματικά, όπως η προσοχή, η μνήμη και η γνωστική ευελιξία — η ικανότητα δηλαδή να προσαρμόζεται η σκέψη ή η συμπεριφορά όταν αλλάζουν οι συνθήκες.

Οι ικανότητες αυτές αποτελούν μέρος όσων οι ερευνητές αποκαλούν εκτελεστικές λειτουργίες. Πρόκειται για νοητικές διεργασίες που βοηθούν στην οργάνωση των πληροφοριών, στη διατήρηση της συγκέντρωσης, στη συγκράτηση χρήσιμων στοιχείων και στην αλλαγή σχεδίου όταν μια προσέγγιση δεν αποδίδει. Στα μαθηματικά, μπορούν να βοηθήσουν ένα παιδί να παρακολουθεί τους αριθμούς, να συγκρίνει πιθανές λύσεις και να αναγνωρίζει πότε πρέπει να δοκιμάσει άλλη μέθοδο.

Τα ευρήματα του Στάνφορντ υποδεικνύουν ότι δυσκολίες σε αυτές τις διεργασίες μπορεί να συμβάλλουν στην εμφάνιση της δυσαριθμησίας. Οι διαφορές στην εγκεφαλική δραστηριότητα ενδέχεται επίσης να βοηθούν στην εξήγηση του γιατί ορισμένα παιδιά δυσκολεύονται επίμονα να επιλέγουν και να αλλάζουν στρατηγικές επίλυσης.

Ωστόσο, οι συσχετίσεις που παρατηρήθηκαν δεν αποδεικνύουν ότι οι διαφορές στην εγκεφαλική δραστηριότητα προκαλούν άμεσα τη διαταραχή. Προσφέρουν νέα στοιχεία για τις γνωστικές και νευρωνικές διεργασίες που συνδέονται με αυτές τις μαθηματικές δυσκολίες.

Οι δυσκολίες στα μαθηματικά διαφέρουν από παιδί σε παιδί

Ένα σημαντικό συμπέρασμα είναι ότι η αναπτυξιακή δυσαριθμησία δεν φαίνεται να οφείλεται σε ένα απλό και κοινό πρόβλημα που είναι ίδιο για όλα τα παιδιά. Αντίθετα, κάθε παιδί μπορεί να αντιμετωπίζει δυσκολίες σε διαφορετικές νοητικές διεργασίες, οι οποίες αλληλεπιδρούν μεταξύ τους.

Όπως εξηγεί ο Lasnick: «Είναι σημαντικό ότι αυτή η μελέτη υπογραμμίζει επίσης την ατομική ποικιλομορφία που παρατηρείται στη δυσαριθμησία, δείχνοντας περαιτέρω ότι η διαταραχή αντανακλά γνωστική και νευρωνική δυσλειτουργία σε πολλαπλές διεργασίες».

Συνδέοντας τη μαθηματική συμπεριφορά των παιδιών με μετρήσιμες διαφορές στην εγκεφαλική δραστηριότητα, η έρευνα προσφέρει μια πιο λεπτομερή εικόνα για το γιατί τα μαθηματικά παραμένουν επίμονα δύσκολα για ορισμένους μαθητές.

Τα ευρήματα δείχνουν επίσης ότι η αξιολόγηση δεν θα πρέπει να περιορίζεται στο αν ένα παιδί βρίσκει τη σωστή απάντηση. Η κατανόηση του τρόπου με τον οποίο επιλέγει στρατηγικές, προσαρμόζεται σε δυσκολότερα προβλήματα και διαχειρίζεται τις νοητικές απαιτήσεις των μαθηματικών μπορεί να βοηθήσει τους ερευνητές να αναπτύξουν καλύτερους τρόπους εντοπισμού και υποστήριξης παιδιών με αναπτυξιακή δυσαριθμησία.