Gehirnscans zeigen, wie sich das Gehirn von Kindern beim Lernen verändert
Diese Verwendung der Bildgebung des Gehirns bei alltäglichen Aktivitäten öffnet die Tür zum Studium anderer Denkprozesse in naturalistischen Umgebungen und kann eines Tages dazu beitragen, Lernbehinderungen zu diagnostizieren und zu behandeln.
Wissenschaftler sagen, dass sie jetzt beginnen, die Bildgebung des Gehirns zu verwenden, um zu verstehen, wie Menschen Gedanken während realer Erfahrungen verarbeiten.
Zum Beispiel haben Forscher Scans von Erwachsenen verglichen, die sich einen unterhaltsamen Film angesehen haben, um festzustellen, ob die neuronalen Reaktionen bei verschiedenen Personen ähnlich sind.
"Dies ist jedoch die erste Studie, die diese Methode als Instrument zum Verständnis der Entwicklung verwendet", sagte die leitende Autorin Jessica Cantlon, Ph.D., eine Kognitionswissenschaftlerin an der Universität von Rochester.
Experten hoffen, dass ein besseres Verständnis der Gehirnentwicklung Wissenschaftlern helfen kann, die Ursache von Lernbehinderungen zu bestimmen.
"Psychologen haben Verhaltenstests, um zu versuchen, Lernstörungen auf den Grund zu gehen, aber diese neuen Bildgebungsstudien bieten eine völlig unabhängige Informationsquelle über das Lernen von Kindern, basierend auf dem, was im Gehirn passiert", sagte Cantlon.
Die Ergebnisse der Bildgebung werden in einer neuen Studie detailliert beschrieben, die im Open-Access-Journal der Public Library of Science veröffentlicht wurde PLoS Biology.
Für die Untersuchung sahen sich 27 Kinder zwischen 4 und 11 Jahren und 20 Erwachsene das gleiche 20-minütige Video „Sesamstraße“ an. Wie das reguläre Programm enthielt die Aufnahme eine Vielzahl von kurzen Clips, die sich auf Zahlen, Wörter, Formen und andere Themen konzentrierten. Die Kinder machten dann standardisierte IQ-Tests für Mathematik und verbale Fähigkeiten.
Um die neuronale Reaktion auf die Show zu erfassen, wandten sich die Forscher funktionellen Magnetresonanztomographien (fMRT) zu. Im Gegensatz zu Röntgenstrahlen, CAT-Scans und anderen Arten der Bildgebung des Gehirns beinhaltet die fMRT keine Risiken, Injektionen, Operationen oder Strahlenexposition.
Mithilfe von Magnetfeldern segmentieren die Scans das Gehirn virtuell in ein dreidimensionales Gitter von etwa 40.000 Pixeln, die als Voxel bezeichnet werden, und messen die Intensität des neuronalen Signals in jedem dieser winzigen Sektoren.
Die Studie ergab 609 Scans von jedem Teilnehmer, einen alle zwei Sekunden, während sie Big Bird, den Grafen, Elmo und andere Stars der Bildungsserie beobachteten. Mithilfe statistischer Algorithmen erstellten die Forscher dann „neuronale Karten“ der Denkprozesse für Kinder und Erwachsene und verglichen die Gruppen.
Das Ergebnis? Kinder, deren neuronale Karten den neuronalen Karten von Erwachsenen ähnlicher waren, erzielten bei standardisierten mathematischen und verbalen Tests höhere Ergebnisse. Mit anderen Worten, die neuronale Struktur des Gehirns entwickelt sich wie andere Körperteile auf vorhersehbaren Wegen, wenn wir reifen.
Die Studie bestätigte auch, wo sich diese Entwicklungsfähigkeiten im Gehirn befinden. Für verbale Aufgaben sagten erwachsene neuronale Muster im Broca-Gebiet, das an Sprache und Sprache beteiligt ist, höhere verbale Testergebnisse bei Kindern voraus. Für die Mathematik wurden bessere Ergebnisse mit reiferen Mustern im intraparietalen Sulcus (IPS) verknüpft, einer Region des Gehirns, von der bekannt ist, dass sie an der Verarbeitung von Zahlen beteiligt ist.
Die Verwendung normaler Aktivitäten wie Fernsehen könnte einen genaueren Indikator für das Lernen und die Entwicklung des Gehirns von Kindern in der realen Welt liefern als die kurzen und einfachen Aufgaben, die für fMRI-Studien typisch sind, argumentieren die Autoren. Wie das Video „Sesamstraße“ sind Lernumgebungen in Schulen neben dem akademischen Unterricht auch sehr komplex, schreiben die Autoren.
Um diese Annahme zu testen, ließen Cantlon und Li die Kinder traditionelle fMRT-Aufgaben ausführen, indem sie einfache Bilder von Gesichtern, Zahlen, Wörtern oder Formen abgleichen. Während dieser begrenzten Aktivitäten mit einfachen Bildern sagten die neuronalen Reaktionen der Kinder ihre Testergebnisse nicht voraus, im Gegensatz zu der naturalistischeren Aufgabe, die „Sesamstraße“ zu beobachten.
Obwohl die Studie das Fernsehen nicht befürwortet, zeigt sie, dass "neuronale Muster während einer alltäglichen Aktivität wie Fernsehen mit der intellektuellen Reife einer Person zusammenhängen", sagte Cantlon.
"Es ist nicht so, dass, wenn Sie ein Kind vor ein Bildungsfernsehprogramm stellen, nichts passiert - dass das Gehirn nur irgendwie ausfällt." Stattdessen sehen wir, dass die Muster neuronaler Aktivität, die Kinder zeigen, bedeutungsvoll sind und mit ihren intellektuellen Fähigkeiten zusammenhängen. “
Quelle: Universität von Rochester
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