Ciò che gli insegnanti devono sapere sul cervello dei loro studenti

Una recente ricerca sul miglioramento delle capacità cognitive dei bambini autistici ha gettato nuova luce sullo sviluppo del cervello dei bambini "normali" e ha profonde implicazioni per migliorare l'istruzione a tutti i livelli di grado per tutti i tipi di studenti.

Un'affermazione radicale, lo so, ma che è giustificata dai risultati eccitanti.

Riassumo i risultati della nuova ricerca, delineo le implicazioni, spieghiamo le neuroscienze alla base dei miglioramenti cognitivi, quindi concludo con raccomandazioni specifiche per ottenere risultati migliori in classe.

Arricchimento multisensoriale e motorio nei bambini autistici

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Ecco cosa hanno scoperto Cynthia Woo e colleghi del Dipartimento di Neurobiologia e Comportamento di UC Irvine l'anno scorso e perché è così importante.

Basandosi su una vasta gamma di ricerche sugli animali che dimostrano che esperienze sensoriali arricchite all'inizio della vita migliorano in modo significativo lo sviluppo del cervello e le capacità cognitive, il team di Woo ha confrontato i punteggi del QI di bambini autistici di età compresa tra 3-6 che avevano esperienza standard o 6 mesi di esperienza sensorimotoria arricchita.

L'arricchimento sensorimotorio includeva attività come

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• Camminando su imbottitura in gommapiuma o cuscino
• Annusando diverse paia di profumi tra una selezione di limone, lavanda, vaniglia, anice, arancia, mela e giacinto
• Disegnare forme, rintracciare oggetti colorati in movimento
• Visualizzazione di immagini e suoni associati

In tutto, i bambini del gruppo arricchito hanno ricevuto 37 diversi stimoli sensomotori in 6 mesi, inclusi ampi movimenti e associazioni multisensoriali di tatto, temperatura, olfatto, vista, suono, feedback propriocettivo, attività di stimolazione vestibolare e interazione sociale.

Il risultato? In media, i bambini del gruppo arricchito hanno aumentato il punteggio del QI di 7 punti rispetto a quelli di un gruppo di controllo di cure standard. Ancora più importante, il 20% dei bambini nel protocollo arricchito è migliorato abbastanza da uscire dalla classificazione "autistica", mentre nessuno del gruppo di cura standard ha cambiato classificazione.

Implicazioni più ampie della stimolazione sensomotoria

Il notevole miglioramento derivante dall'arricchimento sensomotorio è significativo su molti livelli.

Innanzitutto, i miglioramenti nel QI si sono verificati anche se non è stato insegnato esplicitamente ai bambini.

Questa scoperta si aggiunge a un corpo di dati in rapida crescita che mostra che le attività che generalmente rafforzano il cervello nel suo complesso, piuttosto che sviluppare una parte specifica del cervello (ad esempio regioni cerebrali localizzate per la musica, la lingua parlata, la lingua scritta o la coordinazione motoria), sono vantaggioso per una vasta gamma di abilità specifiche come la lettura, le abilità quantitative e le abilità spaziali misurate sui test QI.

In poche parole, quando si tratta di funzioni cerebrali, "una marea crescente solleva tutte le barche".

In secondo luogo, sebbene la ricerca di Woo si concentri sui bambini autistici, è molto importante per i bambini "normali" perché:

• Il meccanismo principale mediante il quale l'arricchimento sensomotorio ha potenziato la funzione cerebrale nei bambini autistici – la formazione di nuove connessioni sinaptiche (ad esempio con l'associazione di nuove combinazioni di odori, mirini, suoni e movimento) – ha anche dimostrato di migliorare le prestazioni e la memoria nei cervelli "normali" , compresi quelli di adulti maturi. Queste nuove connessioni sono create sulla base del principio ormai consolidato della plasticità del cervello che "i neuroni che si accendono insieme, legano insieme". Così, quando un cervello in via di sviluppo viene presentato con nuove combinazioni di olfatto, vista, tatto e vista, una nuova rete è formato da percorsi neurali che trasportano segnali in ognuno di quei percorsi sensoriali. Maggiore è il numero di canali sensoriali stimolati, più complessa e ricca è la nuova rete neurale.

• La ricerca di Woo rafforza la recente ricerca dimostrando che l'attivazione multimodale (attivazione simultanea di più percorsi sensoriali e motori) è un modo efficace per rafforzare e letteralmente "crescere" il cervello (es. Bambini che sperimentano mirini coordinati, suoni e stimolazione motoria di suonare uno strumento musicale hanno regioni più grandi del normale della corteccia temporale, la regione del cervello che elabora la musica e una rappresentazione più grande della normale delle dita che suonano lo strumento nella loro corteccia somatosensoriale, la regione del cervello che elabora le informazioni tattili).

Infine – e forse la cosa più importante per l'educazione – è stato recentemente mostrato anche il sorprendente potere della stimolazione sensomotoria per migliorare l'insegnamento delle abilità matematiche e ortografiche nei bambini "normali".

Scrivendo il Journal Pediatrics quest'anno, Marijke J. Mullender-Wijnsma e colleghi dell'Università di Groningen, nei Paesi Bassi, hanno diretto gli studenti di II e III grado a svolgere fisicamente le lezioni di aritmetica e ortografia.

" Gli esercizi specifici sono stati eseguiti quando i bambini hanno risolto un compito accademico. Ad esempio, la parola "cane" deve essere digitata saltando sul posto per ogni lettera menzionata oi bambini hanno dovuto saltare 6 volte per risolvere la moltiplicazione "2 × 3". "

Dopo due anni, di tali esercizi di "apprendimento incorporato", gli studenti hanno avanzato le loro abilità di ortografia e aritmetica di 4 mesi interi su un gruppo di controllo corrispondente.

E l'apprendimento incarnato funziona anche per gli studenti più grandi. I ricercatori dell'Università di Chicago hanno dimostrato che gli studenti universitari che studiano fisica e che hanno sperimentato fisicamente il concetto di momento angolare tenendo in rotazione le ruote di biciclette fisse, hanno ottenuto punteggi significativamente più alti nei quiz successivi rispetto agli studenti che hanno appreso il momento angolare attraverso le tecniche convenzionali "passive".

Ecco un esempio quotidiano di apprendimento incarnato a cui puoi relazionarti. Nota che quando sei un passeggero guidato da qualcun altro in una nuova posizione, è molto più difficile ricordare la nuova rotta rispetto a quando sei il conducente.

La neuroscienza della cognizione e dell'apprendimento

L'immagine sotto è un modello della corteccia cerebrale umana che mostra una rete densa di cellule nervose piramidali e i loro dendriti (le fibre neuronali che ricevono input da altri neuroni). Le cellule piramidali nella corteccia – che fanno un sacco di "sollevamento" del sensing, del pensiero e del comportamento, hanno elaborati "alberi" dendritici (fibre colorate) che ricevono input da relè sensoriali come il Thalamus sepolto nel profondo del cervello e da altre parti della corteccia cerebrale.

Fonte: Hermann Cuntz / PLOS Computational Biology.

Attraverso questi diversi input, i singoli neuroni possono essere attivati ​​(o disattivati) da più canali sensoriali, come la visione, il tatto e i segnali acustici, nonché dagli input delle cellule nervose nella corteccia motoria che comandano i nostri muscoli di muoversi. In questa immagine, le cellule nervose che ricevono input da diversi canali sensoriali e motori sono raffigurate in diversi colori (turchese per visione, blu per audizione, verde per visione e audizione, ecc.), Sottolineando la natura multisensoriale di questa sezione di cerebrale corteccia.

Presi insieme, i neuroni corticali e le sinapsi (connessioni) tra i neuroni formano una vasta rete neurale che percepisce, decide, giudica, immagina, impara e agisce. Più grande e più ricca è la rete, maggiore è la capacità della rete.

Ad esempio, recenti ricerche hanno dimostrato che le persone con intelligenza superiore alla media hanno una corteccia cerebrale più spessa del normale, come quella mostrata di seguito, contenente neuroni più grandi con un numero maggiore di interconnessioni. Particolarmente significativi sono gli addensamenti generalizzati nelle cosiddette aree di "associazione" del cervello dove si uniscono più sensi e canali motori.

Fonte: Eric Haseltine / Hermann Cuntz

Fortunatamente, si scopre che le dimensioni e la ricchezza di tali reti neurali possono essere aumentate attraverso l'esercizio mentale e l'apprendimento. Tale miglioramento delle reti neurali corticali è esattamente quello che è successo con i bambini autistici di Woo e con gli studenti di apprendimento incarnati nei Paesi Bassi: l'uso simultaneo di più sensi insieme al coinvolgimento motorio ha migliorato sia le abilità cognitive generali sia l'apprendimento dell'aritmetica e dell'ortografia.

Il grafico sottostante illustra un modo semplice di pensare all'arricchimento sensomotorio in classe.

Fonte: Eric Haseltine / Kopfproportionen

Pensa alle reti neurali all'interno del cervello di uno studente come a una rete. Ogni studente ha una matrice di base della connettività neurale, mostrata come i "raggi" del web. Quando si formano nuove connessioni tra diversi percorsi sensoriali e motori, viene aggiunto un nuovo "anello" e il web si addensa e diventa più denso.

Quando nuove informazioni vengono presentate al cervello di un bambino attraverso un singolo canale sensoriale, come la lettura, viene potenziata una semplice rete neurale di connessioni sinaptiche, mostrata all'estrema sinistra. La sincronizzazione delle informazioni visive e uditive, come accade con le presentazioni multimediali, aggiunge un altro "anello" al web. Infine, incorporando il comportamento motorio e altri sensi, tra cui il tatto, l'olfatto, il gusto e la proprietà propriocettiva (feedback sull'arto e la posizione della testa e degli occhi), la "rete" neurale diventa molto densa.

Ora immagina che quando insegni a uno studente, stai tentando di "gettare" nuove idee, concetti e informazioni in una rete nel loro cervello. Più densa è la rete, maggiore è la probabilità che la lezione che insegni venga "catturata" e "si attacchi" nel cervello dello studente.

Un avvertimento: le presentazioni multisensoriali e il coinvolgimento motorio durante l'apprendimento devono essere attentamente coordinati, sincronizzati e integrati con il compito da svolgere. Ad esempio, avere uno studente nell'esercizio fisico casuale durante l'apprendimento, potrebbe effettivamente distrarre il bambino aumentando ciò che gli specialisti dei fattori umani chiamano "carico di attività".

E il comportamento motorio deve "adattarsi" alla lezione, come quando gli studenti saltano su e giù per dimostrare l'aggiunta di due numeri.

Allo stesso modo, è importante evitare il sovraccarico sensoriale quando si presentano informazioni attraverso più canali sensoriali: immagini, suoni e sensazioni tattili devono sincronizzarsi in modo naturale e "appartenere", come quando un bambino tiene un animale domestico che presenta viste, suoni, odori naturali e si sente peloso con il bambino.

Raccomandazioni per gli insegnanti

I concetti di stimolazione sensomotoria coordinata sincronizzata e apprendimento incarnato suggeriscono che:

• Ogni volta che è possibile – e nei limiti del tenere le classi "sotto controllo" – gli studenti dovrebbero recitare fisicamente delle lezioni. Un ulteriore vantaggio di tale attività fisica è l'aumento del flusso sanguigno al cervello, che, di per sé, migliora l'apprendimento e le abilità cognitive generali. In altre parole, ridefinire radicalmente "l'educazione fisica" spostando l'attività fisica dal campo di gioco alla classe
• Aggiungi stimoli tattili, odori e sapori ai piani di lezione. Se possibile, continua ad aggiungere nuovi panorami, suoni, sapori e odori, perché gli stimoli nuovi formano connessioni nuove e più dense. Il cervello brama la novità !!
• Invita gli studenti a prendere posti nuovi ogni settimana: sedersi in posti nuovi, con diversi compagni di classe con cui interagire, aiuterà il cervello degli studenti a sviluppare nuove sinapsi

Tutto questo ha aggiunto componenti di istruzione multi-sensoriali e motorie non solo migliorerà l'apprendimento e la conservazione di lezioni specifiche, ma probabilmente aumenterà anche le capacità cognitive generali nello stesso modo in cui il sensomotorio di Woo ha aiutato i bambini autistici.

E cambiare le cose in giro per tutto il tempo in classe, sperimentando nuovi odori, sapori, viste e suoni e dimostrando fisicamente quello che gli studenti dovrebbero fare, farà crescere reti neurali salutari nel cervello degli insegnanti e in quelli dei loro studenti. La ricerca ha dimostrato che tale rafforzamento delle "riserve neurologiche" ritarda o addirittura impedisce il declino cognitivo con l'età.

Ricorda, quando si tratta di funzioni cerebrali, un'alta marea solleva tutte le barche!

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