Способность считать в уме связали с развитием гиппокампа

G xI3yBqw4Q1

Развитие количества и сложности функциональных связей между гиппокампом и неокортексом лежит в основе перехода от счёта на пальцах к счёту в уме у детей. К такому выводу пришли нейробиологи из Стэнфордского университета. Их работа опубликована в Nature Neuroscience Online. Коротко о ней сообщает Nature News.

Согласно предыдущим исследованиям в области психологии развития, в более раннем возрасте дети при решении простейших математических задач полагаются на внешнее опосредование во время счёта, используя для вычислений пальцы или предметы. Спустя непродолжительное время они решают те же самые задачи уже полностью в уме. Существует несколько психологических теорий, объясняющих этот сдвиг, однако до сих пор было непонятно, какой нейрофизиологический механизм лежит в его основе.

Для ответа на этот вопрос стэнфордские нейрофизиологи поставили лонгитюдный эксперимент на группе из 28 детей, прослеживая с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии изменения в работе мозга при решении простой арифметической задачи на сложение. Эксперимент ставился последовательно несколько раз, когда детям было 7, 8 и 9 лет. Также исследовались и две контрольные группы – 20 подростков (14-17 лет) и 20 взрослых.

Результаты эксперимента показали, что изменению стратегий решения задач сопутствует существенная перестройка связей между гиппокампом (подкорковой структуры мозга, ответственной за память и, в меньшей степени, эмоции) и новой корой. Так, если дети используют для счёта пальцы, то преимущественно включаются связи между префронтальной и париетальной областями коры. Однако если они стараются решить задачу в уме, запоминая начальные и промежуточные результаты вычислений, то ведущей становится связь между гиппокампом и неокортексом.  

Также в исследовании было установлено, что сама по себе активация гиппокампа не играет существенной роли в развитии математических способностей. Сравнение трёх групп испытуемых показало, что у детей 7-9 лет наблюдается самая мощная активация нейронов гиппокампа, однако с возрастом и приобретением стабильного навыка счёта в уме она снижается, в то время как связи между гиппокампом и новой корой растут и усложняются.

NZ21R9s2N-g1

Лонгитюдные изменения в функционировании гиппокампа при решении арифметических задач. Изображение: Vinod Menon, Nature Neuroscience Online, 2014

То, что гиппокамп играет существенную роль в процессах памяти и быстром научении, было известно давно. Однако данное исследование – одно из немногих, демонстрирующих значение гиппокампа и его связей с другими областями мозга в психическом развитии детей. Тем не менее, остаётся неизвестным, какого рода информация передаётся между гиппокампом и корой. Для ответа на этот вопрос учёные планируют поставить эксперименты с детьми с повреждённым гиппокампом, которые сталкиваются со сложностями при обучении арифметике.