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
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presso l’Agenzia delle Entrate di Firenze, Ufficio Firenze 1, in data 16 gennaio
2003 con codice fiscale 94098840484, come organizzazione scientifica e culturale
non-profit.
[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.