Cuando los niños pasan de contar con sus dedos a recordar datos matemáticos, el hipocampo y sus circuitos funcionales apoyan la construcción del cerebro de formas adultas del uso de memoria. El cambio se produce con mayor facilidad para algunos niños que para otros, pero nadie sabe por qué. Ahora, una nueva investigación de imágenes cerebrales ofrece la primera evidencia extraída de un estudio longitudinal de explicar cómo el cerebro se reorganiza cuando los niños aprenden matemáticas. Un grupo precisamente orquestado de cambios en el cerebro
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Cuando los niños pasan de contar con sus dedos a recordar datos matemáticos, el hipocampo y sus circuitos funcionales apoyan la construcción del cerebro de formas adultas del uso de memoria.
El cambio se produce con mayor facilidad para algunos niños que para otros, pero nadie sabe por qué.
Ahora, una nueva investigación de imágenes cerebrales ofrece la primera evidencia extraída de un estudio longitudinal de explicar cómo el cerebro se reorganiza cuando los niños aprenden matemáticas. Un grupo precisamente orquestado de cambios en el cerebro, muchos relacionados con el centro de la memoria conocida como el hipocampo, son esenciales para la transformación, de acuerdo con un estudio de la Escuela de Medicina de la Universidad de Stanford.
Los resultados, publicados en Internet el 17 de agosto en la revista Nature Neuroscience, explica la reorganización del cerebro durante el desarrollo normal de las habilidades cognitivas y servirán como punto de comparación para futuros estudios de lo que va mal en los cerebros de los niños con problemas de aprendizaje.
"Queríamos entender cómo los niños adquieren nuevos conocimientos, y determinar por qué algunos niños aprenden a recuperar datos de la memoria mejor que los demás", dijo Vinod Menon, PhD, el Rachael L. y Walter F. Nichols, MD, profesor y catedrático de psiquiatría y ciencias de la conducta, y el autor principal del estudio. "Este trabajo da una idea de los cambios dinámicos que ocurren en el transcurso del desarrollo cognitivo de cada niño."
El estudio también se suma a investigaciones previas sobre las diferencias entre la forma de resolver los cerebros de los adultos de los niños y problemas de matemáticas. Los niños utilizan ciertas regiones del cerebro, incluyendo el hipocampo y la corteza prefrontal, muy diferente a los adultos cuando los dos grupos están resolviendo los mismos tipos de problemas de matemáticas, según el estudio.
"Fue sorprendente para nosotros que las del hipocampo y prefrontal contribuciones a la resolución de problemas basados en la memoria durante la infancia no se parecen en nada a lo que habríamos esperado para el cerebro adulto", dijo el investigador postdoctoral Shaozheng Qin, PhD, que es el papel de autor principal.
Trazando la estrategia de cambio de
En el estudio, 28 niños resuelven problemas matemáticos sencillos mientras recibe dos escáneres cerebrales de resonancia magnética funcionales; las exploraciones se realizaron alrededor de 1,2 años de diferencia. Los investigadores también escanearon 20 adolescentes y 20 adultos en un solo punto de tiempo. Al inicio del estudio, los niños estaban edades 7-9. Los adolescentes fueron 14-17 y los adultos eran 19-22. Los participantes tenían un coeficiente intelectual normal. Debido a que el estudio examinó normal de aprendizaje de matemáticas, se excluyeron los participantes potenciales con problemas de aprendizaje relacionados con las matemáticas y el trastorno de hiperactividad por déficit de atención. Los niños y adolescentes estaban estudiando matemáticas en la escuela; los investigadores no dieron ninguna instrucción de matemáticas.
Durante el estudio, mientras que los niños de un promedio de 8.2 a 9.4 años, se hacían más rápidos y precisos en la resolución de problemas de matemáticas, y se basaban más en la recuperación de datos matemáticos de la memoria y menos en el conteo. A medida que estos cambios en la estrategia se llevaban a cabo, los investigadores observaron varios cambios en los cerebros de los niños. El hipocampo, una región con muchos papeles en la formación de nuevos recuerdos, se activó más en los cerebros de los niños después de un año. Regiones que participan en el conteo, incluyendo partes de la corteza prefrontal y la corteza parietal, se activaron menos.
Los científicos también vieron cambios en el grado en que el hipocampo se conecta a otras partes del cerebro de los niños, con varias partes de la corteza prefrontal, temporal anterior y la corteza parietal más fuertemente conectadas al hipocampo después de un año. Fundamentalmente, el más fuerte de estas conexiones, mayor fue la capacidad de cada niño para recuperar datos matemáticos de la memoria, un hallazgo que sugiere un punto de partida para futuros estudios de discapacidades de aprendizaje de matemáticas.
Aunque los niños estaban usando su hipocampo más después de un año, los adolescentes y los adultos hacen un uso mínimo de su hipocampo, mientras que la resolución de problemas de matemáticas. En su lugar, se detuvieron las operaciones matemáticas de bien desarrollados almacenes de información en el neocórtex.
andamio de memoria
"Lo que esto significa es que el hipocampo proporciona un andamio para el aprendizaje y la consolidación de los hechos en la memoria a largo plazo en los niños", dijo Menon, quien es también el Rachel L. y Walter F. Nichols, MD, Profesor de la Facultad de Medicina. Cerebros de los niños están construyendo un esquema para el conocimiento matemático. El hipocampo ayuda a apoyar otras partes del cerebro que se están construyendo conexiones neuronales adultlike para resolver problemas de matemáticas. "En los adultos no es necesario este andamio porque la memoria para las operaciones matemáticas más probable se ha consolidado en el neocórtex," dijo. Curiosamente, la investigación también puso de manifiesto que, aunque el hipocampo adulto no está tan fuertemente comprometida como en los niños, al parecer para mantener una copia de seguridad de la información matemática que los adultos suelen sacar de la neocorteza.
Los investigadores compararon el nivel de variación en los patrones de actividad cerebral que los niños, adolescentes y adultos correctamente resueltos los problemas de matemáticas. Patrones de actividad cerebral eran más estables en los adolescentes y los adultos que en los niños, lo que sugiere que a medida que el cerebro se pone mejor a resolver los problemas de matemáticas de su actividad se vuelve más consistente.
El siguiente paso, dijo Menon, es comparar los nuevos resultados sobre normal de aprendizaje de matemáticas a lo que ocurre en los niños con discapacidades de aprendizaje de matemáticas.
El hipocampo es proporcionar un andamio para el aprendizaje y la consolidación de los hechos en la memoria a largo plazo en los niños.
"En los niños con discapacidades de aprendizaje de matemáticas, sabemos que la capacidad de recuperar hechos fluidez es un problema fundamental, y sigue siendo un cuello de botella para ellos en la escuela secundaria y la universidad", dijo. "¿Es que el hipocampo no puede proporcionar un andamio confiable para construir buenas representaciones de hechos matemáticos en otras partes del cerebro durante las primeras etapas del aprendizaje, por lo que el niño continúa utilizando estrategias ineficaces para resolver problemas de matemáticas? Queremos poner a prueba esta ".
Otros Stanford coautores del estudio son ex becario postdoctoral Soohyun Cho, PhD; erudito postdoctoral Tianwen Chen, PhD; y Miriam Rosenberg-Lee, PhD, profesor de psiquiatría y ciencias del comportamiento.
La investigación fue financiada por los Institutos Nacionales de Salud (subvenciones HD047520, HD059205 y MH101394), Instituto de Investigación de Salud Infantil de Stanford, la Fundación Lucile Packard para la Salud de los Niños, Premio Science Translational Clínica y de Stanford (conceder UL1RR025744) y la Organización Holandesa para la Investigación Científica .
Información sobre el Departamento de Psiquiatría y Ciencias del Comportamiento de la Universidad de Stanford, que también apoyó el trabajo, está disponible en http://psychiatry.stanford.edu.