تحول در آموزش ریاضی با تحریک الکتریکی ملایم مغز

در پیشرفتی جذاب در حوزه علوم اعصاب و فناوری آموزشی، پژوهشگران کشف کرده‌اند که تحریک الکتریکی ضعیف و هدفمند بخش‌های خاصی از مغز می‌تواند به طور قابل توجهی یادگیری ریاضی را بهبود بخشد. این مطالعه پیشرفته که در نشریه PLOS Biology و به سرپرستی پروفسور روی کوهن-کادوش از دانشگاه سوری بریتانیا منتشر شده، ارتباط پیچیده بین نوروتکنولوژی و عملکرد شناختی را روشن می‌کند.

پژوهشگران دریافتند که ساختار ارتباطی مغز همه افراد برای یادگیری ریاضی یکسان نیست. آنالیزهای دقیق نشان داد قدرت ارتباط بین نواحی کلیدی مغز، به ویژه قشر پیش‌پیشانی پشتی-جانبی (dlPFC) ـ که برای عملکرد اجرایی و محاسبات اهمیت دارد ـ و قشر آهیانه‌ای پشتی (PPC) که نقش اساسی در بازیابی حافظه ایفا می‌کند، می‌تواند موفقیت فرد در یادگیری مفاهیم ریاضی را پیش‌بینی کند.

در این مطالعه، طی پنج روز ۷۲ شرکت‌کننده در تمرینات حل مسئله ریاضی شامل وظایف مبتنی بر حافظه و محاسبات شرکت کردند. در حین انجام این تمرینات، تحریک الکتریکی غیرتهاجمی و ملایم به نواحی مختلف مغز مانند dlPFC و PPC اعمال شد. همچنین به کمک طیف‌سنجی پیشرفته تشدید مغناطیسی، میزان گلوتامات و GABA در مغز که دو واسطه عصبی مرتبط با یادگیری و انعطاف‌پذیری مغزی هستند، اندازه‌گیری شد تا ظرفیت فعلی مغز برای سازگاری و کسب دانش بررسی شود.

نتایج کلیدی این پژوهش نشان داد افرادی که در آغاز مطالعه ارتباطات عصبی قوی‌تری میان dlPFC، PPC و هیپوکامپ ـ ناحیه‌ای مهم برای حافظه بلندمدت ـ داشتند، در فعالیت‌های محاسباتی عملکرد بهتری ارائه دادند. اما همین مسیرهای عصبی برای تمرینات مبتنی بر حافظه طوطی‌وار چندان مؤثر نبود. جالب اینجاست که شرکت‌کنندگانی که در شروع مطالعه ارتباطات ضعیف‌تری میان dlPFC و PPC داشتند، پس از دریافت تحریک الکتریکی مغز بیشترین رشد را در حل مسائل ریاضی نشان دادند. این موضوع نشان می‌دهد فناوری‌هایی مانند تحریک الکتریکی فراجمجمه‌ای (tES) می‌تواند ابزاری کمک‌کننده برای افرادی باشد که از منظر زیستی با چالش در یادگیری ریاضیات مواجه‌اند.

پژوهشگران همچنین بر تعامل پیچیده‌ای میان شیمی مغز، انعطاف‌پذیری عصبی و همکاری عملکردی نواحی حافظه و اجرایی تأکید می‌کنند و لزوم تحقیقات میان‌رشته‌ای بیشتر را یادآور می‌شوند. این یافته‌ها راه را برای راهکارهای نوآورانه ادتک (فناوری آموزشی) و مداخلات آموزشی شخصی‌سازی‌شده باز کرده است، هرچند لازم است مطالعات بیشتری برای بررسی تأثیر این روش‌ها در محیط‌های غیرآزمایشگاهی انجام شود.

پیامدهای این مطالعات برای بازار فناوری آموزشی قابل توجه است. با پیشرفت‌ نوروتکنولوژی، ادغام تحریک الکتریکی ملایم مغز می‌تواند شیوه حمایت مدارس، مراکز آموزش خصوصی و برنامه‌های توان‌بخشی شناختی از دانش‌آموزان دچار مشکل در ریاضی را دگرگون کند. مقایسه با راهکارهای ادتک موجود نشان می‌دهد این رویکرد بر پایه زیست‌شناسی منحصر به‌فرد بوده و مزایایی برای افرادی دارد که به روش‌های سنتی پاسخ نمی‌دهند.

تحقیقات آینده نقش کلیدی در بررسی نحوه توسعه ایمن و اخلاقی این روش‌ها برای بهره‌مندی عمومی خواهد داشت و ممکن است به انقلابی در بهبود شناختی و آموزش دیجیتال منجر شود.