Исследование, опубликованное недавно в Nature Neuroscience, позволит понять, почему способность к счету у одних детей развита лучше, а у других — медленно прогрессирует с годами.
За редкими исключениями, мы не помним того, что происходило с нами в самом раннем детстве. Дело тут не в том, что объем человеческой памяти как-то ограничен, а в том, что связи в головном мозге до и после трех лет устроены принципиально по-разному. То же, пусть и в меньшем масштабе, справедливо и для более позднего возраста, когда мы учимся считать.
Работа нейробиологов из США и Южной Кореи показывает, что между 7 и 9 годами дети переключаются на новую стратегию решения арифметических задач. Последнее было известно и раньше, но лишь на уровне психологии. Исследование, о котором идёт речь, на примере данных фМРТ показало, как при этом меняются взаимосвязи между разными частями мозга.
Учёные сравнивали методы, которыми решали арифметические задачи здоровые испытуемые трех групп. В первую входили дети возрастом от 7 до 9 лет, во вторую — подростки 14-17 лет, в третью — юноши и девушки 19-22 лет. На первом этапе добровольцы складывали два числа от 1 до 9 и называли ответ вслух. Одновременно с этим исследователи тщательно фиксировали поведение испытуемых и определяли, какую стратегию применил тот или иной участник. К тому же, после решения предложенных примеров добровольцы должны были сами рассказать, считали ли они либо просто пытались вспомнить уже известный результат.
На втором этапе задействовали функциональную магнитно-резонансную томографию (фМРТ). Задача испытуемых в этот раз была другой: им нужно было в уме определить, правильно ли составлен пример типа "2+8 = 12". В контрольном задании, которое люди всех возрастов выполняют одним и тем же способом, к числу от 1 до 9 прибавляли единицу.
В отличие от взрослых и подростков, 7-9 летние дети проходили тестирование и сканирование фМРТ дважды с разницей примерно в год, чтобы можно было понять динамику их развития. За этот период у большинства маленьких испытуемых заметно увеличилась активность гиппокампа во время решения задач. (Гиппокамп — структура мозга, отвечающая, помимо всего прочего, за запоминание фактов и их извлечение из памяти). Активность лобных областей коры больших полушарий, обеспечивающих за расчеты и планирование, наоборот, снизилась. Одновременно с этим дети при подсчетах стали меньше полагаться на вычисления на пальцах и в уме и больше — на вспоминание уже известных результатов.
Впрочем, ни одна часть мозга не работает изолированно от других. Выяснилось: важно не то, насколько сильно задействован при счете гиппокамп (он оказался менее активен у подростков и взрослых, чем у детей), а то, насколько сбалансированы его связи с другими отделами мозга. В частности, когда фМРТ регистрировало особенно сильное взаимодействие между гиппокампом и корой больших полушарий, испытуемый независимо от возраста полагался больше на память, чем на вычисления.
Результаты работы подтверждают то, что мы знаем из психологии: в течение жизни образ мышления меняется. Это, кстати, касается не далеко не только арифметики. Теперь у нас есть нейрофизиологическое объяснение тому, почему взрослые и дети решают задачи, да и вообще думают, по-разному: дело в том, как гиппокамп взаимодействует с остальным мозгом. Какую информацию при этом он передает коре и какую получает в ответ, пока не ясно. Впрочем, считают авторы исследования, это можно выяснить, если провести аналогичную работу с участием детей, которым математика не дается без боя, или тех, у кого диагностированы поражения гиппокампа.
