Kajian Pengimejan Menunjukkan Bagaimana Kanak-kanak Menghafal Fakta

Penyelidikan pencitraan otak baru menunjukkan bagaimana otak menyusun semula dirinya ketika kanak-kanak belajar fakta asas matematik.

"Semasa kanak-kanak belajar aritmetik asas, mereka beralih dari menyelesaikan masalah dengan menggunakan jari mereka untuk menarik fakta dari ingatan," kata para penyelidik di Sekolah Perubatan Universiti Stanford. "Pergeseran datang lebih mudah untuk beberapa kanak-kanak daripada yang lain, tetapi tidak ada yang tahu mengapa," kata para penyelidik.

Kajian baru mereka menunjukkan bahawa kumpulan otak yang diatur secara tepat, banyak yang melibatkan pusat ingatan yang dikenali sebagai hippocampus, sangat penting untuk transformasi.

"Kami ingin memahami bagaimana kanak-kanak memperoleh pengetahuan baru, dan menentukan mengapa sebilangan kanak-kanak belajar mengambil fakta dari ingatan lebih baik daripada yang lain," kata Vinod Menon, Ph.D., profesor psikiatri dan sains tingkah laku dan pengarang kanan kajian.

"Karya ini memberikan gambaran mengenai perubahan dinamis yang terjadi sepanjang perkembangan kognitif pada setiap anak."

Kajian itu juga menambah penyelidikan sebelumnya mengenai perbezaan antara bagaimana otak kanak-kanak dan orang dewasa menyelesaikan masalah matematik, katanya. Kanak-kanak menggunakan kawasan otak tertentu, termasuk hipokampus dan korteks prefrontal, sangat berbeza dengan orang dewasa ketika kedua-dua kumpulan menyelesaikan masalah matematik jenis yang sama, kajian menunjukkan.

"Sangat mengejutkan bagi kami bahawa sumbangan hippocampal dan prefrontal untuk penyelesaian masalah berasaskan memori semasa kecil tidak kelihatan seperti apa yang kita harapkan untuk otak orang dewasa," kata sarjana pasca doktoral Shaozheng Qin, Ph.D., yang pengarang utama kertas.

Untuk kajian ini, 28 kanak-kanak menyelesaikan masalah matematik sambil menerima dua imbasan otak pengimejan resonans magnetik berfungsi. Imbasan dilakukan kira-kira 1.2 tahun. Para penyelidik juga mengimbas 20 remaja dan 20 orang dewasa pada satu masa.

Pada awal kajian, kanak-kanak berusia antara tujuh hingga sembilan tahun. Remaja berusia 14 hingga 17 tahun dan orang dewasa berumur 19 hingga 22 tahun. Semua peserta mempunyai IQ normal.

Kerana kajian ini meneliti pembelajaran matematik normal, calon peserta dengan kecacatan pembelajaran yang berkaitan dengan matematik dan gangguan hiperaktif kekurangan perhatian dikecualikan, kata para penyelidik.

Semasa kajian, ketika kanak-kanak berusia dari 8.2 hingga 9.4 tahun, mereka menjadi lebih cepat dan lebih tepat dalam menyelesaikan masalah matematik, dan lebih bergantung pada pengambilan fakta matematik dari ingatan dan kurang mengira, menurut para penyelidik.

Ketika perubahan strategi ini berlaku, para penyelidik melihat beberapa perubahan dalam otak kanak-kanak. Hippocampus, wilayah dengan banyak peranan dalam membentuk kenangan baru, lebih banyak diaktifkan dalam otak anak-anak setelah satu tahun, mereka dapati. Kawasan yang terlibat dalam penghitungan, termasuk bahagian korteks prefrontal dan parietal, kurang diaktifkan.

Para penyelidik juga melihat perubahan sejauh mana hippocampus dihubungkan dengan bahagian otak kanak-kanak yang lain, dengan beberapa bahagian korteks prefrontal, anterior temporal cortex, dan parietal cortex lebih kuat dihubungkan dengan hippocampus setelah satu tahun.

"Semakin kuat hubungan ini, semakin besar kemampuan anak untuk mengambil fakta matematik dari ingatan, penemuan yang menunjukkan titik permulaan untuk kajian kecacatan pembelajaran matematik di masa depan," kata para penyelidik.

Walaupun kanak-kanak menggunakan hippocampus mereka lebih dari satu tahun, remaja dan orang dewasa menggunakan hippocampus mereka dengan minimum semasa menyelesaikan masalah matematik, menurut para penyelidik. Sebaliknya, mereka menarik fakta matematik dari kedai maklumat yang dibangunkan dengan baik di neokorteks.

"Apa artinya ini adalah bahawa kuda nil menyediakan perancah untuk belajar dan menggabungkan fakta ke dalam ingatan jangka panjang pada kanak-kanak," kata Menon.

Hippocampus membantu menyokong bahagian otak lain kerana hubungan saraf seperti orang dewasa untuk menyelesaikan masalah matematik sedang dibina, jelasnya.

"Pada orang dewasa perancah ini tidak diperlukan kerana ingatan untuk fakta matematik kemungkinan besar disatukan ke dalam neokorteks," katanya.

"Menariknya," katanya, "penelitian juga menunjukkan bahawa sementara hipokampus dewasa tidak begitu kuat seperti pada anak-anak, tampaknya menyimpan salinan cadangan maklumat matematik yang biasanya diambil orang dewasa dari neokorteks."

Para penyelidik juga membandingkan tahap variasi corak aktiviti otak ketika kanak-kanak, remaja, dan orang dewasa menyelesaikan masalah matematik dengan betul. Corak aktiviti otak lebih stabil pada remaja dan orang dewasa daripada pada kanak-kanak, menunjukkan bahawa ketika otak menjadi lebih baik dalam menyelesaikan masalah matematik, aktivitinya menjadi lebih konsisten, para penyelidik melaporkan.

Langkah seterusnya adalah membandingkan penemuan baru mengenai pembelajaran matematik normal dengan apa yang berlaku pada kanak-kanak dengan masalah pembelajaran matematik, menurut Menon.

"Pada kanak-kanak dengan masalah pembelajaran matematik, kita tahu bahawa kemampuan untuk mengambil fakta dengan lancar adalah masalah asas, dan tetap menjadi hambatan bagi mereka di sekolah menengah dan kolej," katanya.

"Adakah hippocampus tidak dapat menyediakan perancah yang boleh dipercayai untuk membina perwakilan fakta matematik yang baik di bahagian otak yang lain semasa peringkat awal pembelajaran, dan oleh itu anak terus menggunakan strategi yang tidak cekap untuk menyelesaikan masalah matematik? Kami mahu menguji ini. "

Kajian ini diterbitkan di Neurosains Alam.

Sumber: Pusat Perubatan Universiti Stanford