Математические способности играют ключевую роль в образовательном процессе и профессиональном развитии, однако многие люди сталкиваются с трудностями в освоении этой дисциплины. Недавние исследования, проведённые международной группой учёных под руководством профессора Рои Коэн Кадоша из Университета Суррея, демонстрируют значительный прогресс в понимании того, как электростимуляция мозга может содействовать улучшению математических навыков. Эти открытия открывают новые горизонты для использования нейротехнологий в образовательной сфере, а также помогают объяснить биологические основы феномена, известного как «эффект Матфея», характеризующегося усилением превосходства тех, кто изначально обладает лучшими академическими показателями, и углублением пропасти между ними и отстающими. Центральное внимание исследования уделено воздействию слабых электрических токов на дорсолатеральную префронтальную кору (dlPFC) — область мозга, отвечающую за исполнительные функции, память, концентрацию и решение задач. Учёные провели эксперимент с участием 72 молодых людей в возрасте от 18 до 30 лет, которым было предложено решать математические задачи в течение пяти дней.
В ряде случаев испытуемые получали транскраниальную случайную шумовую стимуляцию (tRNS) непосредственно на dlPFC, в других — на заднюю теменную кору, связанную с памятью, или плацебо. Результаты оказались впечатляющими. Обнаружено, что уровень функциональной связи между префронтальной и задней теменной корой служит предиктором успеха в обучении математике. Более того, применяемая нейростимуляция существенно улучшала способности к решению задач у участников с изначально низкой связностью между мозговыми областями, что указывает на возможность преодоления врожденных когнитивных ограничений. Особое значение имело также измерение концентрации нейромедиатора ГАМК (гамма-аминомасляная кислота), уровень которого коррелировал с эффективностью обучения и успехом стимуляции.
Учитывая тот факт, что математические навыки, как было показано в многочисленных лонгитюдных исследованиях, остаются относительно стабильными от детства к взрослому возрасту и больше зависят от биологических факторов, нежели от внешних условий, полученные данные представляют особую ценность. Они подтверждают, что нейронаучные подходы способны внести существенный вклад в личностное и образовательное развитие. Особенно значимо это в свете того, что ранее большинство усилий по улучшению образования концентрировались на изменениях в учебной среде, таких как переподготовка учителей или обновление учебных программ, зачастую игнорируя индивидуальные нейробиологические особенности учеников. Использование транскраниальной случайной шумовой стимуляции не только облегчает процесс запоминания и вычислений, но и способствует увеличению нейропластичности — способности мозга адаптироваться и изменяться под воздействием опыта. Это открывает новые перспективы для помощи тем, кто сталкивается с определенными трудностями в обучении, включая студентов с нарушениями исполнительных функций и различными видами дислексии и дискалькулии.
Экспериментальная работа включает в себя использование магнитно-резонансной спектроскопии для точного определения химического состава мозга и анализа взаимодействий между различными нейромедиаторами, что позволяет выявить сложный механизм, лежащий в основе улучшения когнитивных функций. Нейрохимические показатели в сочетании с функциональной связностью мозга создают многоаспектную картину, которая служит фундаментом для выбора оптимальных параметров стимуляции для каждого отдельного человека. В перспективе развитие таких технологий способно привести к появлению персонализированных методов обучения, адаптирующихся под особенности нейробиологии каждого учащегося. Это позволит не только повысить качество образования, но и снизить социальное неравенство, связанное с различиями в когнитивных возможностях, что в конечном итоге отразится на экономическом и социальном благополучии общества. Кроме того, сфера применения электростимуляции префронтальной коры может выйти за рамки обучения математике.
Поскольку dlPFC участвует в различных исполнительных функциях, включая внимание, планирование и контроль поведения, исследования в этом направлении могут помочь разработать эффективные методы терапии для пациентов с неврологическими и психиатрическими расстройствами. Таким образом, открытия последних лет подчеркивают важность интеграции знаний из нейронауки, психологии и педагогики для создания инновационных стратегий, направленных на улучшение академической успеваемости. Они указывают на необходимость более глубоких исследований влияния нейрохимии и функциональной связности мозга на обучение, а также на практическую значимость разработки безопасных и доступных методов нейромодуляции для широкого круга пользователей. Под руководством профессора Коэн Кадоша проводится активная работа по созданию протоколов, которые смогут в будущем использоваться вне лабораторных условий. Эти исследования уже сегодня меняют понимание образовательных процессов и дают надежду многим людям, ранее ограниченным неврологическими факторами, влияющими на их способности к математике и другим академическим дисциплинам.
Современные вызовы в образовании требуют не только улучшения методов преподавания, но и учета индивидуальных особенностей восприятия и обработки информации учащимися. Электростимуляция префронтальной коры является одним из перспективных подходов, который может помочь преодолеть барьеры в обучении и открыть новые возможности для развития мозга на протяжении всей жизни. Применение подобных методик способно не просто повысить навыки решения конкретных задач, но и улучшить общие когнитивные способности, включая внимание, рабочую память и способности к адаптации, что важно для успешной жизни и профессиональной деятельности в современном мире.
