Как работает мозг человека при решении математических задач

Решение замысловатой математической задачи может привести ваш мозг в то состояние, когда «голова идёт кругом». Поэтому учёные много лет бились над тем, чтобы детально расшифровать умственную деятельность в момент, когда мозг успешно проходит интервал от «Что вы сказали?» (постановки задачи) до «Ага, ясно!» (её решения).

Используя инновационную технологию анализа сканированных изображений мозговой активности, исследователи открыли 4 краткосрочных стадии творческого мышления, из которых состоит процесс решения математической задачи. В статье, опубликованной в издании Psychological Science, команда учёных под руководством Джона Р. Андерсона (John R. Anderson), профессора физиологии и компьютерных наук в Университете Карнеги-Меллона, воссоздала процесс перехода головного мозга от понимания проблемы к её решению (включая продолжительность каждой стадии).

В процессе анализа изображений удалось выявить 4 следующих стадии:

  • кодирование (загрузка);
  • планирование (разработка стратегии);
  • решение (в отношении математической задачи);
  • выдача результата (печать ответа).

Доктор Андерсон, работавший над отчётом по данному исследованию совместно с коллегами по университету Эрин Пайк (Aryn A. Pyke) и Йоном Финчэмом (Jon M. Fincham), отметил, что очень доволен полученными результатами и полагает эти результаты максимально точными с учётом предельно допустимых возможностей современной медицинской аппаратуры.

Как проводилось это исследование

Чтобы зафиксировать кратковременную умственную деятельность, команда вначале обучила 80 мужчин и женщин интерпретации математических символов и уравнений, которые они ранее никогда не видели. В основе лежали несложные математические задач — в основном это были операции сложения и вычитания, однако обращение с только что изученными символами требовало некоторого умственного напряжения. Затем исследователи изменили задачу с целью усложнить специфические стадии процесса мышления — и это увеличивало длительность стадии планирования.

Учёные использовали 2 методики анализа результатов магнитно-резонансной томографии (МРТ) для целенаправленного отбора информации о происходящем в мозге каждого из участников. Одна методика отслеживала структуру работы нейронов в процессе решения каждой задачи; другая определяла значительный сдвиг от одного типа умственного состояния к другому.

Каждый из субъектов решил 88 задач, и команда учёных проанализировала МРТ-изображения тех участников, которым удалось успешно решить поставленные задачи.

МРТ-сканирование головы показало мозговую активность в продолжении четырех стадий решения задачи. Источник: Университет Карнеги-Меллона

МРТ головы во время 4 стадий решения задачи. Источник: Университет Карнеги-Меллона

Анализ показал: 4 отдельных стадии в зависимости от проблемы отличались по продолжительности на секунду и более. Например, планирование отнимало больше времени, чем другие стадии, если требовался замысловатый алгоритм решения. Аналогичные стадии мозговой деятельности вероятно актуальны при решении большинства творческих задач, не только математических. Однако понимание того, как всё это происходит в нервных клетках мозга, должно помочь в разработке учебных программ, особенно по математике, полагают авторы исследования:

«Мы не знаем точно, что именно происходит в голове студента в процессе решения задач, — отметил доктор Андерсон, чья лаборатория разрабатывает ПО для выполнения математических операций. — Получение чёткого понимания этого поможет нам разработать более качественные инструкции. Я думаю, что наше исследование — важный шаг в данном направлении».

О других современных медицинских исследованиях читайте в статьях:

Источник: The New York Times

Читайте также:

Як буде виглядати наша планета через 250 мільйонів років. Відео

Кібер версія людини — утопія чи реальність?

Новые технологии улучшат образование вашего ребёнка, но не его творческий потенциал

Чи здатний штучний інтелект замінити лікарів?