Для большинства взрослых сложение простых чисел не требует каких-то сверхусилий, однако дети тратят на это достаточно много времени, при этом нередко задействовав все десять пальцев.

Новое исследование предполагает, что изменения в гиппокампе (области мозга, связанной с формированием памяти) могут помочь объяснить, как дети в конечном итоге формируют эффективные стратегии для решения математических задач и почему некоторые учатся этому быстрее остальных.

Кандидат медицинских наук, профессор психиатрии и поведенческих наук Винод Менон (Vinod Menon), невролог из Стэнфорда, вместе с коллегами провёл исследовательскую работу с участием 28 детей в возрасте 7-9 лет, а также 20 подростков (14-17 лет) и 20 молодых людей.

У всех испытуемых был нормальный IQ. Более ранние исследования психологов показали, что дети старались сложить сумму, в то время как подростки и взрослые, как правило, опираются на уже запомненную информацию для расчёта ответов.

"Мы хотели понять, как дети приобретают новые знания и определить, почему некоторые учатся извлекать факты из памяти лучше других, – говорит Менон. – Эта работа даёт представление о динамических изменениях, которые происходят в течение когнитивного развития у каждого ребёнка".

Исследователи увидели эти изменения, проведя наблюдения с разницей в год. Как оказалось, достигнув определённого возраста, дети перестают считать на пальцах во время выполнения математических задач и переходят к стратегиям на основе воспоминаний. Использование функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ) для сканирования мозга детей показало повышение активности гиппокампа между первым и вторым периодами.

Нейронная активация снизилась в частях префронтальной и теменной коры, известных своим участием в подсчёте. То есть те же самые расчёты начали проходить в другой области мозга. Уже давно учёные подозревали, что существует какой-то "нейронный сдвиг", однако ранее не понимали его механизм.

Команда Менона обнаружила, что сила нервной сигнализации сама по себе не является ключом к математическим способностям. Но что же тогда определяет способности одарённых с точки зрения математики людей?

Учёные заметили, что математические примеры провоцировали участие в расчётах гиппокампа в меньшей степени у взрослых, нежели у детей. Вместо этого самым важным казалась координация сигналов в гиппокампе с деятельностью в остальных частях мозга, особенно с активностью в той части коры головного мозга, которая участвует в долговременном хранении памяти. Так, дети с сильными связями между гиппокампом и так называемой новой корой чаще, чем другие, сталкиваются с проблемами при запоминании математических фактов.

Результаты исследования обеспечивают солидную поддержку существующим теориям о развитии математических способностей. Однако нейробиологи до сих пор не знают, какая именно информация передаётся между гиппокампом и новой корой. Возможно, для поисков ответа на этот вопрос придётся привлечь к исследованиям детей с поражениями гиппокампа или сложностями в обучении математике.

Менон предполагает, что созревание гиппокампа и его соединений с другим частями мозга, вероятно, лежит в основе не только развития памяти, отвечающей за математические вычисления, но и некоторых других видов обучения.

Подробности исследования были статьи опубликованы в издании Nature Neuroscience.