Posar la neurociència a l’aula: com canvia el cervell a mesura que aprenem
A mesura que aprenem, el nostre cervell canvia contínuament – Com canvia el cervell a mesura que aprenem. Des de la infància fins a la primera infància, totes les experiències d’aprenentatge natural de la vida – des d’una cita amb un amic fins a escoltar la història d’anar a dormir una vegada més – actuen per perfeccionar la funció i l’estructura dels circuits del cervell que són fonamentals per a com veiem, escoltem, sentim i actuem al món.
Quan els nens va a l’escola, han d’adaptar aquests circuits del seu cervell de maneres noves i profundes mentre aprenen a traduir lletres en paraules, paraules en idees i números en conceptes matemàtics.
Ara, científics i educadors s’uneixen per estudiar com l’escolarització canvia el desenvolupament del cervell i per estudiar com l’escolarització canvia el desenvolupament del cervell i per treure lliçons del que aprenen per millorar el procés d’aprenentatge.
Com canvia el cervell a mesura que aprenem
En un dia típic a la Synapse School de Menlo Park, Califòrnia, on l’equip de neurocientífics de la Universitat de Stanford treballa mà a mà amb els professors, els estudiants poden passar pel Brainwave Leaning Center, un laboratori d’investigació in situ on poden portar gorres elàstiques amb més d’un centenar de sensors petits i esponjosos al cap. Aquests sensors mesuren les ones cerebrals que es produeixen de manera natural que fluctuen mentre juguen a jocs educatius o participen en la meditació guiada.
El estudiants també poden veure pantalles d’ordinador en directe per presenciar com canvien les seves pròpies ones cerebrals mentre es concentren en una tasca o participen en la consciència. Aquesta experiència interactiva ofereix a cada nen l’oportunitat de veure i pensar sobre la seva pròpia activitat cerebral, com canvia amb l’aprenentatge i fins i tot com canvia amb els canvis de mentalitat moment a moment, cosa que ajuda a inculcar als estudiants un sentit de propietat del seu procés d’aprenentatge. Mentrestant, l’activitat cerebral evocada pels jocs educatius proporciona dades importants als estudis en curs sobre el desenvolupament del cervell i les habilitats.
Neurociència cognitiva del desenvolupament
Aquesta investigació naixent està reunint dos mons diferents: el camp que progressa ràpidament de la neurociència cognitiva del desenvolupament, que estudia com canvien els cervells durant l’aprenentatge (Podcast relacionat: “The Future of Learning: The Evolving Classroom”), i el complex domini de les escoles, els professors, i currículums, que configuren i donen suport a l’aprenentatge.
Aquest camp emergent de la neurociència educativa va més enllà del que qualsevol d’aquests mons podria intentar abordar per si sol, i ajudarà a respondre preguntes importants com:
- Com l’aprenentatge a l’aula pressiona els circuits cerebrals específics perquè canviïn?
- Hi ha diferències en aquests circuits que ens puguin ajudar a entendre per què alguns nens lluiten amb l’aprenentatge?
- Hi ha maneres de millorar l’educació per ajudar els nens amb aquests reptes?
Com canvia el desenvolupament del cervell
La nostra comprensió de com canvia el desenvolupament del cervell durant els primers anys escolars s’està expandint ràpidament. La generació de nens d’avui és la primera a créixer en un moment en què eines com ara la ressonància magnètica (MRI) i els sensors d’ones cerebral portàtils estan àmpliament disponibles.
Al mateix temps, les pràctiques col·laboratives i de ciència oberta, com ara l’intercanvi de dades, s’estan convertint en la norma. Això ha ampliat el nostre coneixement bàsic sobre els circuits cerebrals en desenvolupament de la lectura, les matemàtiques i l’atenció, a més de permetre el mostreig de grans poblacions d’escolars que cobreix el veritable ventall de la neurodiversitat en ells.
El 2019, per exemple, més d’11.000 nens de tercer grau van completar un ampli protocol d’exploració cerebral a diverses ciutats. Cadascun s’ha compromès a repetir les exploracions cada dos anys a mesura que avancen a l’escola primària, secundària i Batxillerat, proporcionant l’estudi de desenvolupament cerebral més gran mai realitzat, i permetent als investigadors seguir els canvis en l’estructura i les funcions de circuits neuronals específics, i explorar completament la diversitat de camins que pren el desenvolupament cerebral dels nens.
És important destacar que podrem explorar la qüestió de com tota aquesta rica diversitat en el desenvolupament del cervell està vinculada a l’educació contínua de cada nen mitjançant avaluacions molt detallades del seu assoliment educatiu, l’entorn de la llar i l’escola, l’ús de les xarxes socials i la participació en les arts i els esports.
Circuits que es van adaptar a edats molt primerenques per reconèixer rostres i objectes reconfigurats per reconèixer milers de paraules visuals.
La importància dels suports educatius
Però, com es pot relacionar directament el paper de les experiències educatives amb els canvis en l’estructura i la funció del cervell? Sorprenentment, moltes tecnologies d’imatge cerebral són ara sensibles als canvis en els circuits cerebrals que s’acumulen d’una setmana a l’altra, cosa que permet als investigadors entendre millor com les experiències d’aprenentatge específiques provoquen canvis en la funció i l’estructura del cervell.
En un estudi, els investigadors van utilitzar imatges per ressonància magnètica per fer fotografies del cervell de lectors amb dificultats que van fer provens en el rang dislèxic i estaves sotmesos a diverses setmanes de tutoria intensiva. Les exploracions cerebrals recollides cada des setmanes van revelar canvis notables tant en les habilitats de lectura com en les mesures d’exploració cerebral estructural de les vies de substància blanca (els llargs paquets de fibres que connecten una part del cervell amb una altra).
Un grup de control analitzat durant setmanes d’educació “com sempre” va permetre als investigadors fer afirmacions poderoses sobre fins a quin punt aquesta tutorització realment va provocar canvis en els circuits cerebrals. Aquests resultats són un repte i fins i tot canvien la nostra comprensió del terme “discapacitat d’aprenentatge”. Aquestes troballes centren cada cop més en com els suports educatius adequats poden provocar canvis positius tant en la ment com en el cervell.
Impacte de l’aprenentatge formal a la llar d’infants
També podem estudiar com s’acumula el canvi setmanal al llarg d’un curs escolar observant experiments naturals que s’estan produint en els sistemes educatius tot el temps. Per exemple, les escoles han de decidir quan un alumne entra a la llar d’infants i quan un alumne ha d’esperar. Penseu en un grup d’infants de 5 anys nascuts el setembre del mateix any en un districte escolar que exigeix que els infants d’infantil d’entrada tinguin un aniversari abans del 15 del mes. Al cap d’un any, els alumnes de pràcticament la mateixa maduresa que van assistir a l’escola es poden comparar amb els que van haver d’esperar.
Això ofereix una visió estranya de l’impacte que te l’aprenentatge formal a la llar d’infants, en comparació amb alternatives com ara l’educació infantil o la guarderia, en el desenvolupament del cervell.
Aquests estudis ja estan començant a mostrar com les experiències de la llar d’infants poden millorar el desenvolupament de les xarxes cerebrals relacionades amb habilitats com l’atenció sostinguda.
Les mestres, per descomptat, tenen un paper central a l’hora de guiar les experiències d’aprenentatge d’un nen. La manera com una mestra centra l’atenció de l’estudiant pot afectar la naturalesa dels canvis induïts per l’aprenentatge en circuits cerebrals específics.
Un estudi recent d’imatge cerebral va demanar als estudiants que aprenguessin a llegir paraules formades per un conjunt de símbols artificials, no lletres tradicionals, que els estudiants mai havien vist abans. Dos conjunts diferents d’instruccions d’aprenentatge els van esbiaixar cap a una estratègia de “paraula sencera” o una estratègia de “so de lletra”.
Les paraules apreses sota instruccions de paraules senceres van produir un patró d’activitat cerebral associat amb aprenents novells o paraules desconegudes. En canvi, les paraules apreses sota instruccions de so de lletres van produir una resposta de l’hemisferi esquerre a les regions associades amb el reconeixement de paraules a nivell d’adult.
Això s’afegeix a un treball creixent que suggereix que amb les seves opcions d’instrucció, els professors poden jugar un paper important per ajudar a dirigir l’aprenentatge, cosa que pot tenir un impacte en quins circuits cerebrals estan canviant com a resultat.
Quan els nens entenen com canvia el seu cervell a mesura que aprenen coses noves, tota la idea d’aprendre a l’escola podria canviar profundament per a ells.
La combinació de la ciència de la lectura i el desenvolupament matemàtic amb la imatge cerebral ha donat lloc a noves idees sobre com canvien els circuits cerebrals a mesura que els nens dominen aquestes habilitats educatives bàsiques.
El cervell dels lectors emergents
Sabem que el cervell dels lector emergents canvia de dues maneres fonamentals: circuits que es van adaptar a edats molt primerenques per reconèixer cares i objectes es reconfiguren per reconèixer milers de paraules visuals. I els circuits per al llenguatge que es va desenvolupar primerenc per escoltar i pronunciar paraules, s’adapten per reconèixer els sons associats a síl·labes i lletres.
A mesura que els nens aprenen a llegir, aquests circuits prenen cada cop més la feina d’agafar un revolt de línies minúscules, corbes i espais i convertir-los en patrons reconeguts de lletres, combinacions de lletres i paraules conegudes com ara “conill”, que passar a ser una de les poques paraules de sis lletres que els alumnes de primer grau de Synapse coneixen de vista.
A l’escola secundària, els circuits dels estudiants maduren encara més per permetre’ls reconèixer qualsevol dels milers de paraules a les quals han estat exposats durant els seus dies a Synapse en menys temps del que triga a parpellejar.
Aprendre a associar el significat numèric
Mentrestant, sabem que les matemàtiques estan marcades per canvis en diverses altres àrees del cervell, inclosa una regió on els sistemes visuals reconeixen símbols numèrics. Dominar les matemàtiques requereix que els nens aprenguin a associar automàticament el significat numèric amb aquests símbols, per exemple, que la quantitat “set” s’escriu com a 7.
Aquesta forma específica d’aprenentatge de les matemàtiques canvia els circuits del cervell que es troben dins de sistemes més especialitzats per a les relacions espacials que el llenguatge. A mesura que els nens passen a l’escola secundària, els seus circuits cerebrals comencen a consolidar-se i recuperar fets per establir relacions entre els números amb un pensament sense esforç.
Diversitat d’habilitats
Cada classe d’infants de Synapse està passant activament per aquests processos durant el curs escolar. Cada estudiant porta amb si una diversitat d’habilitats de desenvolupament en llenguatge, visió, atenció i altres factors cognitius que es poden mesurar de manera segura i còmoda al Brainware Recording Studio in situ. Quan els alumnes col·loquen aquestes xarxes de sensors al cap, podem capturar mil “imatges” d’activitat per segon mesurant els camps elèctrics naturals produïts per l’activitat cerebral del nen.
Després de sis mesos d’aprenentatge, els estudiants tornen a entrar per permetre rastrejar com s’han desenvolupat els seus circuits cerebrals. Les visites repetides durant els cursos de primària posteriors permetran a l’equip d’investigació i al personal de l’escola veure com els circuits cerebrals dels estudiants canvien a mesura que passen de nens d’infantil novells a estudiants de secundària segurs que passen hores al dia aprenent mitjançant la lectura.
És important destacar que combinem aquestes mesures cerebrals amb avaluacions de lectura conductuals líders. L’objectiu és aprofitar els coneixements superposats i complementaris d’aquests enfocaments per entendre millor la interacció entre les experiències educatives i les fortaleses i vulnerabilitats d’un estudiant individual, i per predir i respondre ràpidament als reptes emergents.
Suport instructiu addicional
Aquest coneixement pot orientar un suport instructiu addicional per a un jove aprenent, per exemple, per centrar la formació addicional en el processament fonològic o les necessitats d’atenció visual. De la mateixa manera, sabem que les primeres dificultats dels nens per ordenar o combinar conjunts d’objectes, reconèixer patrons espacials i entendre les quantitats, aquesta sensació general de la quantitat d’alguna cosa que hi ha, es correlacionen amb el rendiment posterior de les matemàtiques.
Així, aquest coneixement també pot ajudar a centrar el suport addicional per a un jove aprenent per enfortir la xarxa cerebral que subjau a les habilitats matemàtiques. És evident que hem d’anar més enllà de la simple descripció dels nivells tradicionals de rendiment dels estudiants (avaluar si compleixen o estan per sota dels estàndards esperats) i proporcionar informació que pugui portar a investigar enfocaments educatius específics i per què funcionen per als estudiants que els responen.
Col·laboració entre neurociència cognitiva i escoles
A tot el món, hi ha un nombre creixent de col·laboracions entre neurocientífics cognitius i escoles que comencen a abordar un gran conjunt de qüestions, i escoles que comencen a abordar un gran conjunt de qüestions més enllà de la lectura i les matemàtiques.
Aquest treball ens ajudarà a entendre com factors crítics com l’empatia, la creativitat, l’autocontrol i la resolució de problemes es desenvolupen en les experiències escolars, i com les escoles poden influir en els circuits cerebrals implicats en gran part del que ens fa humans.
Això és fonamental per a la nostra associació amb Synapse School, on l’aprenentatge socioemocional és un principi fonamental. Els estudiants de Synapse estan entrenats en pràctiques de consciència des del jardí d’infants, inclosa la respiració concentrada durant un “minut de consciència”.
Com que els membres clau de l’equip de recerca també són personal a temps complet de l’escola, tenen una comprensió profunda d’aquestes pràctiques i valors específics de l’escola. Quan els nens completen un minut de consciència mentre porten la xarxa de sensors al cap, poden veure com les seves ones cerebrals canvien mentre fan alguna cosa que és una pràctica habitual a les seves aules.
Aquesta visió només és possible gràcies a la continuïtat que hi ha entre el laboratori i l’escola. Els nens també estan interactuant amb adults que els coneixen i amb qui ja comparteixen una història i una confiança profunda. El neurocientífic que s’està posant la xarxa de sensors d’aspecte divertit al seu cap és el mateix adult que estava fora a l’esbarjo la setmana anterior quan van perdre la dent de llet, o que aquell dia estava a la seva classe ajudant amb un projecte.
Quan els límits entre el laboratori de neurociència i els entorns escolars comencen a superposar-se, podem superar els obstacles tradicionals i avançar cap a una nova comprensió de com anar a l’escola canvia el nostre cervell.
Hem d’anar més enllà de les descripcions tradicionals del rendiment educatiu, i obtenir idees que condueixin a enfocaments d’ensenyament efectius, i a comprendre per què funcionen per als estudiants.
En treballar directament a les escoles, els neurocientífics de l’educació aprenen molt sobre la noció d’aprenentatge en si. Els alumnes d’aquestes escoles, per descomptat, veuen els científics en acció. També tenen l’oportunitat d’aprendre a mesura que els investigadors realitzen el seu treball, i de veure el seu propi cervell com les entitats complexes que són, que canvien i s’aapten a les seves experiències.
I aquesta és una gran lliçó per a tots nosaltres: perquè quan els nens entenen com canvia el seu cervell a mesura que aprenen coses noves, tota la idea d’aprendre a l’escola podria canviar profundament per a ells.
Llegit a:
Informació d’interès: