Доцент департамента психологии ВШЭ Мари Арсалиду занимается изучением связи мозговой активности с поведением человека. Сейчас она руководит Лабораторией нейробиологических основ когнитивного развития NeuropsyLab. Накануне конференции «Психология и технологии в математическом образовании» мы поговорили с ней о том, как связаны мотивация и изучение математики.

Сегодня работа мозга стала научно-популярной темой, хотя ещё недавно считалось, что понять, как он функционирует, очень сложно. Что даёт учёным уверенность в результатах своих исследований?

Когда-то учёные узнавали о работе мозга, только если им встречался кто-то, получивший травму. Например, человек повредил левую лобную долю, и у него появились проблемы с речью — они делали вывод, что эта область мозга отвечает за нашу речевую деятельность.

Только 20-25 лет назад стал распространяться метод компьютерной томографии, который позволяет нам видеть у здоровых людей все области мозга и анализировать кровоток в них с точностью до секунд. Мы можем делать выводы на основании этих экспериментов.

Собранные данные уже позволили опровергнуть предположение о том, что каждая зона отвечает только за одну функцию. Мы видим, что на выполнение задачи часто работает «сеть» из областей, для её решения они активируются все вместе. Одна и та же область может активироваться для решения разных типов задач.

Если говорить об изучении математики, как новые открытия нейроучёных могут помочь преподавателям?

Наши исследования показывают (и это совершенно новые данные, с которыми мы ещё только начинаем работать), что зоны, которые отвечают за мотивацию и эмоциональные переживания, работают и при решении математических задач некоторых видов. В частности, я имею в виду островковую долю — часть коры головного мозга, длинное тонкое тело, которое присутствует в обоих полушариях. Она связана с лобной долей.

Раньше мы знали, что она отвечает за базовые вещи, необходимые для выживания: дать организму понять, что он испытывает голод или жажду — и должен найти еду или воду, передавать ощущения в различных частях тела.

Теперь выяснилось, что за это отвечают её средние части, а другая часть, расположенная ближе к префронтальной коре, активируется при различных видах когнитивной деятельности. Когда нам необходимы мотивация, внимание, сосредоточение усилий, реакция на обещанное вознаграждение, когда нужно принять решение или вынести суждение.

Теперь мы видим, что внутренние части этой зоны работают и при выполнении математических задач — как взрослыми, так и детьми. Данные мы получаем с помощью функциональной МРТ (фМРТ), в том числе мы сделали метаанализ различных исследований того, как работает мозг детей до 14 лет.

Что с этой информацией может сделать учитель или родитель?

По сути, у нас появилось научное обоснование того, как мотивация может помочь в изучении математики. Хотя хороший учитель и многие родители уже знали, что умение правильно мотивировать ребёнка — половина успеха. Догадываться — это одно, а видеть конкретные результаты компьютерных исследований — совсем другое.

Математика для детей может быть сложной и непонятной, и это нормально. Вместо того, чтобы их ругать и указывать на ошибки, нужно всегда выбирать конструктивный тон, хвалить за достижения, а в нерешённых задачах видеть области потенциального развития. Тогда и дети научатся смотреть на это так же. Столкнувшись с трудностями, они скажут себе «я ещё этого не умею, но у меня обязательно получится, если я буду стараться».

Разве это может работать для всех в классе одинаково?

Да и нет. Мотивация работает. Но главный предмет моих исследований — когнитивные компетенции. Проще говоря, я изучаю, сколько всего одновременно человек может удержать в голове и как это работает. Скажем, в классе всегда есть дети, которые следят за учителем и воспринимают всё, что он говорит. Есть те, кто опережает и предугадывает, потому что у них высокие умственные способности, а есть те, кто отстаёт.

Наша задача — понять, как можно помочь тем, кому сложнее, что может облегчить для них познавательный процесс

Одновременно с этим мы думаем, как дать достаточно сложную задачу тем, кто может заскучать, решая задания среднего уровня.

В этом помогает работа в группах и просто подбор индивидуальных заданий в соответствии с уровнем ребёнка. Конечно, раньше это отнимало огромное количество сил у учителей. Теперь технологии уже достигли того уровня, когда выбрать задание ученику в соответствии с его уровнем стало намного легче. Можно использовать онлайн-ресурсы — будь то Яндекс.Учебник, если говорить о российской начальной школе, или любые другие сайты, где есть интересные интерактивные задания.

Уже стало известно, какая часть мозга отвечает за талант к математике?

Этого мы пока не знаем, хотя и хотели бы узнать. По статистике, 60% детей имеют средние математические способности, 7% — выдающиеся. Мы хотим изучать этих детей, чтобы понять, почему их мозг работает лучше в этом направлении. Значит ли это, что какие-то области у них функционально развиты лучше, чем у сверстников, или вообще работают по другому? Для исследования, которое поддерживается Российским научным фондом, мы используем МРТ, а также отслеживание направления взгляда и УЗИ мозга.

Есть другой важный момент, о котором мы узнали недавно, по результатам ещё одного метаанализа. Как известно, лобные доли головного мозга созревают позже. Даже у молодых людей, которым уже исполнилось 19-20 лет, они продолжают расти. Раньше учёные полагали, что определённые операции ребёнку сложно выполнить, потому что эта область ещё недостаточно созрела. Но последние данные говорят о том, что в такой ситуации мозг «перенаправляет» задачу в другие области. У детей разного возраста — в разные области мозга, в зависимости от того, насколько сложной мозгу кажется конкретная задача.

Предположим, мы просим посчитать среднестатистического десятилетнего ребёнка, сколько будет 3 + 4. Скорее всего, ему это легко, и он быстро назовёт правильный ответ. Выполнять сложение будет часть мозга, которая отвечает за лёгкие задачи. А теперь попросим сделать то же самое ребёнка 5-6 лет, который только начал осваивать арифметику. Он уже знает числа, но ему придётся затратить больше усилий или даже посчитать на пальцах, поэтому будут активированы другие части лобной доли. Именно поэтому нам не удавалось получить каких-то согласующихся между собой данных до настоящего времени.

Можно думать об этом в двух категориях, потому что точного ответа пока ни у кого нет. Первая: чем выше сложность математической задачи, тем выше активность определённой области коры мозга, в частности теменной доли. Именно она чаще всего участвует в обработке чисел, и очень хорошо изучена. Второй способ: всё зависит от стратегии, которую выбирает мозг. Возможно, он перенаправит задачу в другую часть мозга.

Может ли работа с нейропсихологом помочь детям, которым тяжело даётся математика?

Я считаю, что может. Но ещё важнее, чтобы все дети, даже те, чьи родители не могут себе позволить обратиться к специалисту, понимали, как работает их мозг. Взрослые тоже должны принимать это во внимание. Детям нужно знать: если им сложно решить задачу или понять тему, это происходит ровно потому, что их мозг над ней работает. Если они продолжат заниматься, нейроны натренируются в этом виде деятельности, и всё получится. Хорошо, если дети понимают: ага, для решения этой задачи мне надо задействовать островковую долю.

Наш мозг любит учиться, и поэтому достижение результата в учёбе для него — само по себе вознаграждение, без внешних стимулов. Если у родителей есть время, они могут заниматься с детьми и сами. Сейчас онлайн можно найти огромное количество полезной информации, бесплатно или почти бесплатно. И повторюсь, главное — оказывать максимальную поддержку, вдохновлять детей, стараться их заинтересовать. Наш мозг любит интересные задачи, а не обязательные.