Effetti sul cervello del mancato studio della matematica

 

 

ROBERTO COLONNA

 

 

NOTE E NOTIZIE - Anno XVIII – 19 giugno 2021.

Testi pubblicati sul sito www.brainmindlife.org della Società Nazionale di Neuroscienze “Brain, Mind & Life - Italia” (BM&L-Italia). Oltre a notizie o commenti relativi a fatti ed eventi rilevanti per la Società, la sezione “note e notizie” presenta settimanalmente lavori neuroscientifici selezionati fra quelli pubblicati o in corso di pubblicazione sulle maggiori riviste e il cui argomento è oggetto di studio dei soci componenti lo staff dei recensori della Commissione Scientifica della Società.

 

 

[Tipologia del testo: RECENSIONE]

 

Nell’età della scuola, accanto a una minoranza di studenti che ama incondizionatamente la matematica, vi è una maggioranza che, se potesse eliminarla dal piano di studi, lo farebbe volentieri. Eppure questa disciplina, in tutte le sue branche principali a cominciare dall’aritmetica e dagli elementi basilari di geometria euclidea delle scuole elementari, non si studia solo per il suo valore propedeutico in una formazione scientifica, si studia soprattutto perché insegna principi logici e modelli di ragionamento. Accanto a questo motivo empirico, ben presente già nel Medioevo a Firenze, quando si propose a tutta Europa per un’istruzione completa il modello di studio delle arti del trivio e del quadrivio, ossia umanistiche e matematico-scientifiche con inclusione della musica, si può aggiungere oggi una ragione neuroscientifica. Dalle osservazioni sperimentali più recenti in questo campo è infatti emerso che lo studio della matematica consente di compiere esercizi neuro-cognitivi in grado di migliorare il funzionamento dei circuiti cerebrali specificamente impegnati.

Questa nuova ragione di certo non è presente ai responsabili dell’iter di formazione e della scelta di discipline curriculari e programmi scolastici ministeriali e, pertanto, in qualche paese si è avanzata l’ipotesi di definire in chiave specialistica già al livello del liceo o high school il profilo di formazione. Nel Regno Unito questa ipotesi ha indotto i ricercatori di ambito neurocognitivo a porsi la domanda: e se si escludesse la matematica dall’istruzione scolastica, cosa accadrebbe?

La verità è che le nostre conoscenze circa l’effetto sul cervello e sullo sviluppo cognitivo della mancanza di uno specifico settore di studio scolastico sono molto limitate, anche se questa questione andrebbe indagata accuratamente per varie ragioni. Ad esempio, per comprendere quali sono le scelte giuste nell’insegnamento, vista la notevole differenza tra i diversi paesi del mondo nel curriculum di prima formazione e nei programmi di studio, e considerato il problema del mancato accesso all’istruzione primaria per tanti bambini nei paesi in via di sviluppo.

George Zacharopoulos, Francesco Sella e Roi Cohen Kadosh hanno affrontato questo problema in età adolescenziale, studiando giovani appartenenti alla stessa realtà sociale, che mancavano specificamente dell’istruzione nel campo della matematica: il cervello di questi ragazzi presentava livelli ridotti di inibizione in una regione chiave dell’encefalo per il ragionamento e l’apprendimento cognitivo. Ricordando che i livelli di inibizione corrispondono al grado di regolazione e controllo all’interno del circuito, si comprende il significato di una diminuita inibizione. Questi ridotti livelli inibitori, 19 mesi dopo hanno consentito di prevedere le prestazioni matematiche, suggerendo che la mancanza dell’esercizio legato allo studio della matematica possa incidere sulla neuroplasticità.

Lo studio, presentato dal celebre neuropsicologo Tim Shallice dell’Istituto di Neuroscienza Cognitiva di Londra[1], fornisce elementi per una comprensione neurobiologica dell’impatto della mancanza di istruzione matematica sul cervello in evoluzione e dell’influenza reciproca tra dotazione biologica e apprendimento culturale.

(Zacharopoulos G., et al., The impact of a lack of mathematical education on brain development and future attainment. Proceedings of the National Academy of Sciences USA 118 (24) e2013155118 Epub ahead of print doi: 10.1073/pnas. 2013155118, June 15, 2021).

La provenienza degli autori è la seguente: Wellcome Centre for Inegrative Neuroimaging, Department of Experimental Psychology, University of Oxford, Oxford (Regno Unito); Centre for Mathematical Cognition, Loughborough University, Loughborough (Regno Unito).

L'istruzione scolastica ha un impatto di lungo termine sulla vita dell’individuo e la determinazione del ruolo delle principali discipline di studio, e in particolare della matematica per la sua peculiarità al confronto con tutte le altre materie che richiedono più abilità di memoria semantica che di ragionamento per il formarsi degli apprendimenti, costituisce un argomento di notevole interesse, che andrebbe indagato molto approfonditamente.

George Zacharopoulos, Francesco Sella e Roi Cohen Kadosh hanno tentato di ottenere una misura oggettiva dell’effetto sul cervello della mancanza di istruzione matematica in volontari di età adolescenziale. A questo scopo hanno indagato le concentrazioni dei neurotrasmettitori cerebrali in aree specifiche per verificare se una modificazione tipica potesse associarsi a quello stato funzionale, e consentire una classificazione in base a tale criterio.

All’interno dei neuroni della circonvoluzione frontale media (MFG, da middle frontal gyrus) è stato riscontrato un basso livello del neurotrasmettitore inibitorio più rappresentato nel cervello, ossia l’acido gamma-aminobutirrico (GABA), specificamente presente solo nei ragazzi che non avevano studiato matematica. La ridotta concentrazione di GABA in MFG ha consentito di realizzare una classificazione bipartita tra adolescenti: la conoscenza del dato di concentrazione del trasmettitore inibitorio consentiva infallibilmente di sapere se il ragazzo studiasse o meno la matematica. Il basso livello di GABA era anche stabilmente associato in modo negativo con la connettività fronto-parietale.

Una successiva sessione sperimentale ha consentito ai ricercatori di scoprire e dimostrare che i loro risultati non erano dovuti a differenze preesistenti alla cessazione dell’istruzione in campo matematico. I tre ricercatori hanno poi stabilito che la concentrazione di GABA in MFG non solo consente di sapere con certezza se uno studente sta studiando matematica oppure no, ma consente anche di prevedere i cambiamenti nel ragionamento matematico che si possono verificare in seguito; infatti, hanno consentito la previsione delle variazioni registrate nelle prove di una sessione sperimentale cui i giovani volontari sono stati sottoposti 19 mesi dopo.

Gli esiti di questo studio consentono di estendere all’uomo quei risultati della sperimentazione animale che hanno enfatizzato il ruolo della neurotrasmissione regolatoria inibitoria del GABA per la plasticità funzionale delle sinapsi e di intere reti neuroniche, ed evidenziano l’effetto di una specifica e selettiva mancanza di istruzione sulla concentrazione di GABA in MFG e sulla plasticità sinaptica e di circuito dipendente dall’apprendimento.

George Zacharopoulos, Francesco Sella e Roi Cohen Kadosh, a commento conclusivo del loro studio affermano, non senza compiacimento, che quanto da loro scoperto rivela gli effetti di influenza reciproca tra sviluppo cerebrale e apprendimento formativo mediante lo studio strutturato di una disciplina di insegnamento, e soprattutto dimostra le conseguenze negative della specifica carenza durante l’adolescenza dello studio della matematica sulla plasticità cerebrale e sulle funzioni cognitive.

 

L’autore della nota ringrazia la dottoressa Isabella Floriani per la correzione della bozza e invita alla lettura delle recensioni di argomento connesso che appaiono nella sezione “NOTE E NOTIZIE” del sito (utilizzare il motore interno nella pagina “CERCA”).

 

Roberto Colonna

BM&L-19 giugno 2021

www.brainmindlife.org

 

 

 

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[1] Lo studio è stato accettato per conto di PNAS USA da Michael S. Gazzaniga, allievo del Premio Nobel Roger Sperry, co-fondatore della neuroscienza cognitiva e celebre per i suoi studi su pazienti con cervello diviso.