Nowe badania pokazują, jak intensywne nauczanie zmienia obwody mózgowe u osób mających problemy z czytaniem.

We wczesnych latach mózg rozwija się najbardziej, tworząc połączenia neuronowe, które torują drogę do tego, jak dziecko – a później dorosły – będzie wyrażać uczucia, podejmować zadania i uczyć się nowych umiejętności i pojęć.

Naukowcy wysunęli nawet teorię, że anatomiczna struktura połączeń neuronowych stanowi podstawę tego, jak dzieci identyfikują litery i rozpoznają słowa. Innymi słowy, architektura mózgu może z góry określać, kto będzie miał problemy z czytaniem, w tym dzieci z dysleksją. Nowe badanie pokazuje, że nauczanie może to zmienić.

Więcej połączeń, lepsze czytanie

Wykorzystując pomiary MRI połączeń nerwowych mózgu, czyli „istoty białej”, badacze wykazali, że u osób mających problemy z czytaniem obwody nerwowe wzmocniły się – a ich wydajność czytania poprawiła się – już po ośmiu tygodniach specjalistycznego programu korepetycji.

Badanie, które pojawia się w Nature Communicationsjako pierwszy dokonał pomiaru istoty białej podczas intensywnej interwencji edukacyjnej i powiązał uczenie się dzieci z elastycznością ich mózgów.

„Proces edukacji dziecka polega na fizycznej zmianie mózgu” — mówi Jason Yeatman, adiunkt na wydziale nauk o mowie i słuchu oraz w Institute for Learning & Brain Sciences (I-LABS) na Uniwersytecie Waszyngtońskim.

„Byliśmy w stanie wykryć zmiany w połączeniach mózgowych w ciągu zaledwie kilku tygodni od rozpoczęcia programu interwencji. Nie docenia się tego, że nauczyciele są inżynierami mózgu, którzy pomagają dzieciom budować nowe obwody mózgowe dla ważnych umiejętności akademickich, takich jak czytanie” — mówi Yeatman.

Badanie skupiło się na trzech obszarach istoty białej – regionach bogatych w połączenia neuronalne – które łączą regiony mózgu zaangażowane w język i widzenie.

„Mamy tendencję do myślenia o tych połączeniach jako o ustalonych” – mówi współautorka Elizabeth Huber, badaczka ze stopniem doktora. „W rzeczywistości różne doświadczenia mogą kształtować mózg w dramatyczny sposób w trakcie rozwoju”.

Po ośmiu tygodniach intensywnego nauczania wśród uczestników badania, którzy mieli problemy z czytaniem, dwa z tych trzech obszarów wykazały zmiany strukturalne – większą gęstość istoty białej i bardziej zorganizowane „okablowanie”. Ta plastyczność wskazuje na zmiany powodowane przez środowisko, wskazując, że regiony te nie są strukturami z natury nieelastycznymi. Reorganizują się w odpowiedzi na doświadczenia dzieci w klasie.

Walka z dysleksją

Dysleksja, zaburzenie uczenia się, które wpływa na zdolność czytania i pisowni słów, jest najczęstszą trudnością w uczeniu się związaną z językiem. Chociaż szacunki są różne, od 10 do 20 procent populacji ma jakąś formę dysleksji. Nie ma szybkiego i prostego lekarstwa, a bez interwencji dzieci z dysleksją mają zwykle trudności w szkole, ponieważ potrzeba umiejętności czytania i pisania wzrasta z czasem.

Yeatman, który uruchomił Laboratorium Rozwoju Mózgu i Edukacji w I-LABS, przeprowadził badanie latem 2016 i 2017 r., kiedy łącznie 24 dzieci w wieku od 7 do 12 lat uczestniczyło w programie interwencji czytelniczej, który oferowały centra edukacyjne Lindamood-Bell. Firma nie sfinansowała badania, ale zapewniła bezpłatne usługi korepetycji uczestnikom badania. Rodzice uczestników zgłaszali, że ich dziecko miało problemy z czytaniem lub zdiagnozowano u niego dysleksję.

Przez osiem tygodni dzieci otrzymywały indywidualne instrukcje przez cztery godziny dziennie, pięć dni w tygodniu. Przeszli serię testów czytania przed i po programie korepetycji oraz przeszli cztery skany MRI i sesje oceny behawioralnej na początku, w środku i na końcu ośmiotygodniowego okresu. Grupa kontrolna 19 dzieci z różnymi poziomami umiejętności czytania uczestniczyła w sesjach MRI i behawioralnych, ale nie otrzymała interwencji czytania.

Naukowcy wykorzystali pomiary dyfuzyjnego MRI do określenia gęstości trzech obszarów istoty białej – obszarów zawierających włókna nerwowe i łączących ze sobą różne wyspecjalizowane obwody przetwarzające. W szczególności przyjrzeli się szybkości, z jaką woda dyfunduje w istocie białej: spadek szybkości dyfuzji wskazuje, że utworzyła się dodatkowa tkanka, która umożliwia szybsze i łatwiejsze przekazywanie informacji.

Analiza skupiła się na lewym pęczku łukowatym, który łączy regiony, w których przetwarzany jest język i dźwięki; lewy dolny pęczek podłużny, w którym bodźce wzrokowe, takie jak litery na stronie, są przekazywane do mózgu; oraz tylne połączenia modzelowate, które łączą dwie półkule mózgu.

Osoby z grupy kontrolnej nie wykazywały żadnych zmian szybkości ani struktury dyfuzji między pomiarami MRI. Natomiast w przypadku osób, które brały udział w programie tutoringu, umiejętność czytania poprawiła się średnio o jeden pełny poziom.

U większości dzieci tempo dyfuzji zmniejszyło się w łukowatym i dolnym pęczku podłużnym. Yeatman mówi, że w przypadku nielicznych dzieci, które nie wykazały znaczącego spadku dyfuzji w badaniu MRI, mogą wystąpić złożone różnice w indywidualnych zdolnościach do plastyczności mózgu, wieku uczestników (młodsze mózgi mogą być bardziej podatne na zmiany niż nieco starsze) lub innych czynnikach.

Połączenia modzelowate nie wykazały żadnych zmian między grupami leczonymi i kontrolnymi, wyniki potwierdzają wcześniejsze badania sugerujące, że ta struktura, choć istotna dla przyswajania umiejętności czytania, może być już dojrzała i stabilna w wieku 7 lat, mówi Yeatman.

Autorzy twierdzą, że to, jaki rodzaj tkanki powstał wśród uczestników programu czytania, prawdopodobnie będzie przedmiotem przyszłych badań. Na przykład pomiary mogą dotyczyć wzrostu liczby lub wielkości niektórych typów komórek, które pomagają odżywiać i utrzymywać istotę białą, lub dodatkowej izolacji istniejących połączeń nerwowych, mówi Huber.

Plastikowe mózgi

Yeatman wskazuje, że wyzwanie związane z danymi MRI polega na tym, że odzwierciedlają one pomiar pośredni, a nie praktyczne badanie mózgu.

Ale struktura tego eksperymentu podkreśla znaczenie wyników, dodaje: Dzieci uczestniczyły w ściśle kontrolowanej, krótkoterminowej interwencji edukacyjnej, z mierzalnym, możliwym do zidentyfikowania wzrostem tkanki mózgowej od początku do końca.

„Wiele z tego, co wiemy o plastyczności mózgu, pochodzi z badań przeprowadzonych na zwierzętach” — mówi Yeatman. „Piękno interwencji edukacyjnych polega na tym, że zapewniają one środki do badania podstawowych pytań dotyczących związku między doświadczeniami z dzieciństwa, plastycznością mózgu i uczeniem się, a jednocześnie dają dzieciom dodatkową pomoc w czytaniu”.

Yeman uważa, że ​​odkrycia mogą dotyczyć szkół. Nauczyciele mają potencjał do rozwijania mózgów swoich uczniów, niezależnie od tego, czy mają zasoby, aby zapewnić zindywidualizowane nauczanie dla każdego ucznia w swojej klasie.

„Chociaż wielu rodziców i nauczycieli może obawiać się, że dysleksja jest trwała, odzwierciedlając wewnętrzne deficyty w mózgu, odkrycia te pokazują, że ukierunkowane, intensywne programy czytania nie tylko prowadzą do znacznej poprawy umiejętności czytania, ale także zmieniają okablowanie leżące u podstaw obwodów czytania w mózgu” – mówi Yeatman.

Badania sfinansowała Narodowa Fundacja Nauki.

Źródło: National Science Foundation, uniwersytet Waszyngtoński

{youtube}EZK-gxEEznI{/youtube}

Powiązane książki

at Rynek wewnętrzny i Amazon