Отсутствие математики в программе обучения негативно влияет на мозг

Сотрудники Оксфордского университета обнаружили, что у подростков, которые перестали изучать математику в возрасте около 16 лет, снижается концентрация гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК) в средней лобной извилине. Это, по мнению ученых, указывает на то, что отказ от математики может негативно повлиять на когнитивные способности.

Исследователи напоминают, что в некоторых странах у школьников есть возможность отказаться от изучения математики по достижении определенного возраста. Например, в программу общего образования Англии, Уэльса и Северной Ирландии входит двухгодичный курс A-Level (Advanced Level), который предшествует поступлению в высшие учебные заведения. Зачисление на A-Level происходит после сдачи экзаменов GCSE (General Certificate of Secondary Education, двухгодичный курс средней школы в Великобритании для школьников 14–16 лет). Обучаться на программе можно в своей или другой школе, а также в колледже. Школьники выбирают несколько предметов по одному направлению и затем сдают экзамены. Получается, что тем, кто выбрал гуманитарную сферу, необязательно изучать точные науки, включая математику.

Оксфордские ученые проводили исследование в несколько этапов. В первом эксперименте участвовали 87 школьников в возрасте 16–18 лет, которые уже перешли на уровень A-level. 49 из них изучали математику, а у 38 этот предмет отсутствовал в программе. Ко второму эксперименту ученые привлекли 42 учащихся в возрасте 14–16 лет, которые еще не перешли на A-level. 21 из них сообщили о своем намерении выбрать математику в качестве одного из предметов на новом этапе обучения, и столько же не планировали ее изучать.

Ученые определили уровень концентрации глутаминовой кислоты (глутамат) и гамма-аминомасляной кислоты в двух областях мозга учащихся — внутритеменной борозде и средней лобной извилине. Измерения проводились с помощью протонной магнитно-резонансной спектроскопии (неинвазивный метод исследования, позволяющий изучать нейрохимические процессы в мозге. — Прим. Plus-one.ru). Они сосредоточились на изучении левой лобно-теменной доли, которая играет ключевую роль в процессе изучения математики. Об этом говорится в обзоре исследования, опубликованном в научном журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Глутамат и ГАМК — это ключевые нейромедиаторы центральной нервной системы, отвечающие за процессы возбуждения и торможения в мозге. В частности, от ГАМК зависит нейропластичность мозга — способность нейронов меняться под воздействием внешних и внутренних факторов. Оказалось, что у учащихся, которые не изучали или не планировали изучать математику, уровень содержания ГАМК в средней лобной извилине был ниже по сравнению с теми, кто выбрал этот предмет. При этом ученым не удалось установить связь между изучением математики и концентрацией нейромедиаторов во внутритеменной борозде.

Исследователи объясняют, что теменная доля, где расположена внутритеменная борозда, отвечает за выполнение несложных математических вычислений и действий, доведенных до автоматизма. Префронтальная кора (передняя часть лобных долей), в которой находится средняя лобная извилина, в свою очередь, отвечает за решение более сложных задач и распределение ресурсов мозга в процессе обучения. Высокая концентрация важного нейромедиатора в левой средней лобной извилине у школьников, изучающих математику, указывает на то, что они постоянно выполняют именно сложные вычисления.

Через 19 месяцев после экспериментов исследователи попросили испытуемых выполнить математические тесты. С помощью регрессионного анализа (позволяет изучать влияние независимых переменных на зависимую. — Прим. Plus-one.ru) они определили, связан ли уровень содержания ГАМК с результатами проверки. Ученые обнаружили, что высокие концентрации ГАМК в мозге позволили предсказать успешность прохождения тестов.

Один из авторов исследования Рой Коэн Кадош отмечает, что математические навыки влияют на занятость, социально-экономический статус, а также психическое и физическое здоровье людей. Об этом еще в 2017 году сообщал британский статистик, директор научно-исследовательского института Алана Тьюринга Адриан Смит в докладе, подготовленном для британского правительства. Он подчеркивал, что взрослые, обладающие базовыми вычислительными навыками, как правило, имеют более высокий доход и в меньшей степени рискуют остаться без работы по сравнению с теми, кто такими навыками не обладает. А высокие доходы и связанный с ними высокий уровень производительности — это, по мнению Адриана Смита, ключевые факторы экономического роста. Он сообщал, что почти 75% школьников Англии, которые получили хорошие оценки за GCSE по математике, перестают изучать этот предмет в дальнейшем.

По последним данным британских властей, в 2020 году на уровень A-Level поступили чуть более 731 тыс. британских школьников, 89 тыс. из них выбрали для дальнейшего изучения математику и 14 тыс. — высшую математику. Это, как говорят исследователи из Эссекского университета Алексей Верницкий и Александр Партнер, довольно хорошие результаты. Однако Великобритания, по их словам, отстает от таких стран, как Япония, Корея, Новая Зеландия, Сингапур и Тайвань, где математику изучают около 50% учащихся.

Во время подросткового возраста, как утверждает Рой Коэн Кадош, в мозге человека происходят важные изменения, которые влияют на когнитивные функции. Школьники, которые прекращают изучение математики, могут лишиться многих преимуществ во взрослой жизни, считает специалист. Он добавляет, что не каждому подростку нравится математика. Однако школы должны предлагать им альтернативы. Например, такой предмет, как логика, задействует те же области мозга, что и математика, заключает эксперт.