НИУ «БелГУ» изучает мозговую активность человека при изучении математики

Исследование проводится при поддержке гранта РФФИ Центром когнитивных нейронаук и нейротехнологий НИУ «БелГУ» в сотрудничестве с Психологическим институтом РАО. В основу исследований положено изучение присущего с рождения человеку и некоторым животным несимволического чувства числа — способности приблизительно оценивать количество объектов, не прибегая к их подсчету.

Это чувство облегчает людям жизнь в повседневных ситуациях, когда помогает выбрать очередь в магазине покороче, горсть конфет побольше, разделить группу мелких предметов на равные части.

У человека есть ещё и символическое чувство числа, связанное с использованием математических символов, например, цифр. Эта способность активно развивается у детей с началом изучения математики в школе. По мере взросления, в учебной и профессиональной деятельности человек всё чаще пользуется символической оценкой количества. Однако определять академическую успешность в математике, по мнению учёных, может именно несимволическое чувство числа.

Как сообщила старший научный сотрудник лаборатории возрастной психогенетики Психологического института РАО, руководитель гранта РФФИ по теме «Когнитивные и психофизиологические механизмы чувства числа» Марина Лобаскова, научный коллектив лаборатории возрастной психогенетики Психологического института РАО и Научно-проектного центра когнитивных нейронаук и нейротехнологий НИУ «БелГУ» изучает, за счёт каких механизмов «работает» несимволическое чувство числа.

— Наша задача — выявить психофизиологические механизмы несимволического чувства числа, обнаружить те регионы мозга, которые связаны с системами приблизительной оценки количества, и оценить участие каждого из них в реализации этой способности у человека в разных условиях.

Для этого нам нужны такие методы регистрации активности мозга, которые помогут зафиксировать эти временные и пространственные различия, — отмечает учёный.

По словам старшего научного сотрудника лаборатории возрастной психогенетики Психологического института РАО Юлии Маракшиной, экспериментальная парадигма для оценки временных и пространственных характеристик мозговой активности в процессе оценки количества разработана впервые в мировой практике и основана на современных методах регистрации мозговой активности — электроэнцефалографии и fNIRS (спектроскопии в ближнем инфракрасном диапазоне).

Сейчас исследование находится на этапе сбора нейрофизиологических данных с помощью 64-х канальной ЭЭГ-системы с активными гелевыми электродами и мобильной системы fNIRS. Эксперименты проходят на базе Научно-проектного центра когнитивных нейронаук и нейротехнологий НИУ «БелГУ» в сотрудничестве с Открытой инжиниринговой школой университета, где есть связанные с нейронауками программы для подростков 11-16 лет. Эти ребята стали основными участниками исследования. По словам ученых, в ближайшие месяцы полученные данные будут проанализированы и систематизированы.

Спектроскопия в ближнем инфракрасном диапазоне — новый метод функциональной нейровизуализации. Система fNIRS производит световое излучение в ближнем инфракрасном диапазоне в виде двух волн разной длины, благодаря которым можно распознать два состояния оксигенации (насыщения кислородом) гемоглобина. Это позволяет оценить активность всех областей коры головного мозга в режиме реального времени, даже на улице во время движения или повседневных дел. С помощью этого метода мы выявим области головного мозга, задействованные в реализации «чувства числа».Мария Ситникова, директор Научного-проектного центра когнитивных нейронаук и нейротехнологий НИУ «БелГУ»

Исследователи надеются, что изучение чувства числа с помощью современных психофизиологических методов поможет внести ясность в вопрос о его механизмах, а в будущем — и о роли чувства числа в освоении математики. Полученные знания можно будет использовать для помощи школьникам при обучении математике и при работе с такими трудностями, как дискалькулия — нарушение освоения арифметики.