- Elektrické impulzy dokáží změnit způsob, jak mozek řeší matematické operace
- Vědci umístili speciální elektrody na čelo a temeno hlavy
- Největší změnu vědci zaznamenali u účastníků s nižšími matematickými dovednostmi
Co když by talent na matematiku nebyl jen otázkou talentu, šikovných učitelů nebo poctivého drilu? Co když za schopností počítat složité příklady stojí i samotná stavba našeho mozku a dá se ovlivnit jemným elektrickým signálem? Právě to zkoumali britští vědci v novém experimentu na University of Surrey. Výsledky? Zní to jako science fiction, ale jednoduchá a bezpečná stimulace dvou mozkových oblastí dokáže u mladých dospělých zlepšit schopnost řešit matematické úlohy.
Vše začalo pozvánkou pro 72 studentů ve věku od 18 do 30 let. Mladí lidé různých matematických úrovní přišli do laboratoře, kde je čekal poměrně neobvyklý test. Vědci každému z nich připevnili na hlavu speciální elektrody. Jednalo se o pohodlnou čelenku, přes kterou proudil do mozku velmi slabý elektrický proud s velmi rychle se měnící intenzitou a frekvencí, napři. 100–600 Hz (tzv. náhodný šum). Proud je natolik nízký, že účastníci necítí žádnou bolest. Podstatné je, že se signál náhodně mění v čase, což stimuluje neurony v cílové oblasti neustále trochu jinak.
Neuron je specializovaná buňka v nervové soustavě, která přenáší a zpracovává elektrické signály. Právě neurony umožňují mozku přijímat, uchovávat a vyhodnocovat informace, díky čemuž můžeme myslet, učit se i reagovat na okolí.
Právě tato metoda, odborně nazývaná transkraniální náhodná stimulace (tRNS), dokáže zvyšovat aktivitu vybraných neuronů v mozku. Oproti jiným metodám, jako je například transkraniální stejnosměrná stimulace (tDCS), je tRNS unikátní tím, že využívá elektrický proud, jehož frekvence a intenzita se rychle a náhodně mění. Tento náhodný šum připomíná šum v rádiu a zajišťuje, že se do činnosti zapojí nejen běžně aktivní neurony, ale i ty, které by jinak zůstaly „v pozadí“. Výsledkem je větší plasticita mozku a lepší schopnost vytvářet nová nervová spojení.
Cílem stimulace byly dvě klíčové oblasti, dorzolaterální prefrontální kortex, tedy oblast na čele, která je spojená s plánováním, rozhodováním a pracovní pamětí, a zadní temenní oblast, která leží uprostřed hlavy a souvisí s matematickým uvažováním, prostorovou představivostí a zpracováním čísel. Výzkumy dlouhodobě ukazují, že právě vzájemná komunikace těchto dvou oblastí je zásadní pro úspěšné řešení matematických úloh.
Elektrické impulzy pomohly zejména nejslabším žákům
Každý z účastníků byl náhodně zařazen do jedné ze tří skupin, aby bylo zajištěno spravedlivé rozdělení matematických dovedností. Dvě skupiny dostaly skutečnou stimulaci, což znamená, že obdržely elektrický puls, který jemně aktivoval jejich mozkové buňky v konkrétní oblasti. Třetí skupina fungovala jako kontrolní a dostala pouze „placebo“, tedy falešnou stimulaci. Ta probíhá tak, že elektrody sice na hlavě mají, ale proud je tak slabý nebo krátkodobý, že nemá žádný fyziologický efekt. Účastníci přitom nepoznají, zda patří do aktivní, nebo kontrolní skupiny, takže výsledky nejsou ovlivněny očekáváním nebo sugescí.
Během pěti dnů studenti trénovali počítání a řešili speciálně připravené matematické testy. Každý student obdržel během testování celkem 150 minut stimulace. To, co se dělo v jejich hlavách, sledovali výzkumníci pomocí moderních metod, včetně měření aktivity a propojení různých oblastí mozku.
Výsledky překvapily nejen studenty, ale i samotné autory výzkumu. Ti, kteří dostali skutečnou stimulaci právě do oblasti čela (dlPFC), byli schopni řešit matematické úlohy rychleji a přesněji než před začátkem testování. Co je ale ještě zajímavější, tento efekt byl nejsilnější u těch studentů, jejichž mozek vykazoval slabší propojení právě mezi „matematickými“ oblastmi. Jinými slovy, metoda dokázala výrazně pomoci hlavně těm, kdo měli s matematikou větší potíže.
Jak to funguje?
Když je tRNS aplikována například na dorzolaterální prefrontální kortex, tento „šum“ zvyšuje pravděpodobnost, že podprahově aktivní neurony začnou pracovat. To znamená, že přesáhnou aktivační práh a zapojí se do činnosti. Výsledkem je větší synchronizace neuronálních sítí a efektivnější komunikace mezi různými částmi mozku. To může zlepšit kognitivní výkon, například schopnost počítat, pamatovat si nové informace nebo řešit logické úlohy.
Zajímavý je i širší kontext. Podle autorů výzkumu se dosud většina snah o zlepšení vzdělávání soustředila na vnější faktory, jako školní prostředí, kvalita výuky nebo motivaci žáků. Jenže právě biologické rozdíly v našem mozku, které nejsou na první pohled vidět, mohou vysvětlovat, proč má někdo s matematikou problém i přes veškerou snahu. A právě těmto studentům by mohla jednoduchá metoda, jako je tRNS, výrazně pomoci.
Výsledky tohoto výzkumu jsou důležité nejen pro školy, ale i pro společnost jako celek. Matematika je dnes klíčem k mnoha profesím, a to od IT přes technické obory až po finance nebo medicínu. Přesto ve vyspělých zemích zůstává až čtvrtina dospělých na úrovni sedmiletého dítěte. Pokud by šlo alespoň části lidí tímto jednoduchým a bezpečným způsobem pomoci, otevřelo by to nové možnosti nejen pro školství, ale i pro snižování sociálních rozdílů.
Vědci ale zároveň upozorňují, že metoda tRNS není kouzelnou hůlkou. Nejlepší výsledky přináší tehdy, když se kombinuje s aktivním učením a pravidelným tréninkem. Mozek potřebuje nejen impuls, ale i dostatek podnětů, aby se zlepšoval a rozvíjel. Další výzkum navíc teprve ukáže, jak dlouhodobé a stabilní tyto změny budou.
Přesto je jasné, že propojení neurovědy, psychologie a vzdělávání otevírá nové možnosti, jak pomoci těm, kteří to nejvíc potřebují. A možná se tak dočkáme doby, kdy „nemám na matiku buňky“, přestane platit – protože s trochou podpory může uspět opravdu každý.
Josef Novák
Další dnešní články
