Nie bój się matematyki!

Nie bój się matematyki!

... czyli jak lęk przed matematyką wpływa na rozwiązywanie prostych zadań arytmetycznych? :) 

Biegłość w prostych zadaniach arytmetycznych osiągamy zazwyczaj we wczesnych etapach szkoły podstawowej. To właśnie te długie godziny naszej bardzo wczesnej młodości stanowią podstawę do rozwoju dalszych kompetencji matematycznych w dorosłym życiu.

"Boję się, że nie zdam z matematyki"

Powszechnym zjawiskiem podczas rozwiązywania zadań arytmetycznych jest uczucie napięcia i niepokoju. W krajach OECD raportuje się, że aż 31% uczniów w wieku 15 lat, odczuwa silny niepokój podczas rozwiązywania problemów matematycznych. Niestety przekłada się to na znacznie słabsze wyniki rozwiązywanych zadań.

Biorąc pod uwagę zależność pomiędzy nasileniem odczuwanego „lęku matematycznego” a efektywnością w rozwiązywaniu zadań arytmetycznych, naukowcy z wydziału psychologii w Chicago i Kanadzie oraz psychiatrii w Stanafordzie postanowili wspólnie przyjrzeć się tej korelacji oraz podjęli próbę identyfikacji czynników mogących poprawić wydajność w dziedzinie rozwiązywania zadań matematycznych.

Aktywność sieci neuronalnych podczas rozwiązywania zadań arytmetycznych 

W tym celu przeprowadzono badania aktywności sieci neuronalnych za pomocą funkcjonalnego rezonansu magnetycznego (fMRI), podczas rozwiązywaniu prostych zadań arytmetycznych. W badaniach brało udział 60 dorosłych, z wysokim i niskim nasileniem lęku, uczestnicy wykonali 1056 testów, podczas 8 sesji skanowania, każda zawierała 4 zestawy prostych problemów arytmetycznych (np. dodawanie i odejmowanie). Celem badania było określenie związku pomiędzy aktywnością neuronów a efektywnością w rozwiązywaniu prostych zadań arytmetycznych, w zależności od poziomu lęku u osób badanych. Analizy wyników dokonano za pomocą metody najmniejszych kwadratów (PLS), która pozwala na wielowymiarową ocenę i wychwytywanie wzorców aktywności neuronalnej z całego mózgu. PLS jest szczególnie użyteczna, ponieważ procesy poznawcze (rozwiązywanie zadań arytmetycznych) i afektywne (lęk), angażują wiele sieci neuronalnych rozproszonych po całym mózgu.

Wyniki

Osoby odczuwające mniejszy lęk osiągały lepsze wyniki podczas rozwiązywania prostych zadań arytmetycznych niż osoby z silnym lękiem.

Podczas rozwiązywania prostych zadań arytmetycznych dochodzi do aktywacji obszarów czołowo-ciemieniowych związanych z uwagą (zakręt czołowy dolny, zakręt skroniowy górny), w zależności od nasilenia lęku. U osób z niskim lękiem sieć ta jest słabiej aktywowana, co wskazuje na bardziej zautomatyzowane rozwiązywanie problemów arytmetycznych, najprawdopodobniej poprzez ukierunkowanie uwagi tylko na rozwiązanie danego problemu matematycznego. U osób odczuwających silny lęk, wykazano mniejszą biegłość w przetwarzaniu danych liczbowych. Dochodzi u nich  do zwiększonej aktywności w neuronach czołowo-ciemieniowych, ponieważ najprawdopodobniej w ten sposób regulują (zmniejszają) negatywne emocje podczas realizacji danego zadania arytmetycznego. Wyniki mogą być słabsze, dlatego, że takie osoby rozwiązują zadania w sposób mniej zautomatyzowany, korzystając z pamięci roboczej, wymagający większych zasobów uwagi  tak jak podczas rozwiązywania zadań arytmetycznych u młodszych dzieci czy osób starszych.

Złożone problemy arytmetyczne wymagają w większym stopniu wykorzystania zasobów  pamięci roboczej. Osoby z dużym lękiem osiągały znacznie gorsze wyniki, co tłumaczy się faktem, że silny lęk prowadzi do negatywnych myśli, które absorbują pamięć roboczą i w ten sposób dochodzi do niższej efektywności w rozwiązywaniu problemów matematycznych.

Podobne wyniki otrzymano w przypadku rozwiązywania prostych zadań numerycznych, nieangażujących w dużym stopniu pamięci roboczej. U osób z silniejszym lękiem, dochodziło do częstszych błędów podczas takich prostych zadań arytmetycznych jak, określanie większej liczby, kiedy znajdują się w niewielkiej numerycznej odległości od siebie, oraz wolniejszym i mniej dokładnym numerowaniu obiektów.

Dodatkowo lepsze wyniki w przeprowadzonych testach były związane z większą aktywnością głównie w DMN (sieć aktywności bazowej: część przyśrodkowa kory przedczołowej, zakręt skroniowy dolny, górny i środkowy, zakręt przyhipokampowy, tylny zakręt obręczy, klinek). Obszar DMN jest bardziej aktywny, gdy zadania są proste i wymagają mniej uwagi, bardziej złożone zadania dezaktywują neurony DMN. Czyli dla osób, które osiągały lepsze wyniki w zadaniach arytmetycznych, takich jak odejmowanie/dodawanie, były one proste, tzn. nie wymagały większego wysiłku intelektualnego, w którym dochodzi do zahamowania aktywności w DMN.

Zaobserwowano też, że im lepsze wyniki, tym większa aktywność w DMN, ale mniejsza w regionach mózgu odpowiadających za pamięć roboczą, takich jak: zakręt czołowy dolny, środkowy i górny. Zakręt obręczy oraz w dodatkowe pole ruchowe.

Wyższe wyniki związane są z mniejszym wysiłkiem intelektualnym/uwagą zaangażowanymi w rozwiązywaniu prostych zadań, tzn. kiedy rozwiązywanie jest zautomatyzowane, nie angażuje pamięci roboczej oraz aktywuje mniej sieci neuronalnych.

Potrzebne nowe strategie uczenia się?

Wyniki przedstawionych badań wskazują na osobnicze różnice w zależności od poziomu lęku (a więc i nastawienia), w rozwiązywaniu nawet najbardziej podstawowych problemów matematycznych u osób dorosłych.

Proste zadania arytmetyczne stanowią podstawę do rozwiązywania bardziej złożonych problemów matematycznych. Zrozumienie roli sieci czołowo-ciemieniowej w tym kontekście pozwoliłoby w przyszłości na lepsze poznanie mechanizmów leżących u podstaw powszechnych problemów w rozwiązywaniu zadań arytmetycznych.

W przyszłości może to być wykorzystane do wyjaśnienia, jak reakcje emocjonalne, takie jak lęk (w szczególności w zaburzeniach przebiegających z dużym nasileniem, jak np. w depresji) przez aktywację/dezaktywacje rożnych szlaków neuronalnych wpływają na efektywność rozwiązywania zadań związanych z przetwarzaniem liczb. Dodatkowo wyniki te mogą być pomocne w stworzeniu nowych strategii uczenia, np. uczniowie odczuwający silny lęk przed matematyką, mogliby brać udział w zajęciach, w których stosowane są praktyki redukujące stres, lęk i negatywne emocje, ułatwiających bardziej automatyczne rozwiązywanie zadań i tym samym osiąganie wyższych wyników [1].

1.Hyesang Chang, Lisa Sprute,Erin A. Maloney, Sian L. Beilock, Marc G. Berman. Simple arithmetic: not so simple for highly math anxious individuals. Social Cognitive and Affective Neuroscience, 2017, 1940–1949

... czyli jak lęk przed matematyką wpływa na rozwiązywanie prostych zadań arytmetycznych? :)  Biegłość w prostych zadaniach a... czytaj więcej
Aleksytymia jest jedną z najbardziej tajemniczych zagadek psychiatrii. Osoby cierpiące na to schorzenie nie tylko nie mają zd... czytaj więcej
Moda na psychopatów? Można zaryzykować tezę, że w środkach masowego przekazu panuje osobliwa moda na psychopatów. Taki archet... czytaj więcej
Trzy rodzaje uśmiechu Uśmiech rozpoznają ludzie ze wszystkich kultur. Mogłoby się wydawać, że jest on znakiem na tyle uniwers... czytaj więcej