تحریک الکتریکی مغز ممکن است توانایی ریاضی را افزایش دهد

به‌ گزارش لایو‌ساینس، در این مطالعه ۷۲ دانشجوی دانشگاه آکسفورد شرکت داشتند. پژوهشگران ابتدا توانایی ریاضی داوطلبان را با آزمون‌هایی ارزیابی و سپس دانشجویان را به سه زیرگروه با توانایی‌های مشابه تقسیم کردند؛ به این صورت که در هر گروه ترکیبی از افراد با مهارت‌های ریاضی قوی‌تر و ضعیف‌تر وجود داشت.

در این آزمایش، روی سر افراد هر گروه الکترودهایی قرار داده شد که می‌توانستند سیگنال‌های الکتریکی خفیفی به مغز ارسال کنند. دو گروه از شرکت‌کنندگان تحریک الکتریکی را به ترتیب در ناحیه قشر پیش‌پیشانی پشتی‌ــ‌جانبی (dlPFC) یا قشر آهیانه‌ای خلفی (PPC) دریافت کردند؛ بخش‌هایی از مغز که در پژوهش‌های پیشین، با توانایی‌های ریاضی مرتبط شناخته شده‌اند. گروه سوم تنها تحت تحریک ساختگی (sham) قرار گرفت.

سپس محققان از «تحریک تصادفی مغزی از طریق جمجمه» (tRNS) استفاده کردند؛ این یکی از انواع متعدد تحریک‌های غیرتهاجمی مغزی است که به دلیل راحتی بیشتر نسبت به سایر روش‌ها، شهرت دارد و شدت جریانی که از پوست سر عبور می‌دهد، بسیار پایین است.

روی کوهن کادوش، عصب‌شناس و نویسنده ارشد این مطالعه، گفت: «بیشتر افراد اصلا متوجه نمی‌شوند که در حال تحریک‌اند.» هر یک از شرکت‌کنندگان گروه‌های دریافت‌کننده درمان در طول پنج روز آزمایش، در مجموع ۱۵۰ دقیقه تحریک را همراه با آزمون‌های ریاضی دریافت کردند.

آزمون‌ها دو نوع یادگیری را ارزیابی می‌کردند؛ یکی یادگیری محاسباتی که به توانایی‌های ریاضی پیشین فرد متکی است و او را به چالش می‌کشد تا پاسخ مسئله ارائه‌شده را خودش پیدا کند و دیگری یادگیری تکراری (drill learning) که بیشتر به حافظه وابسته و نیازمند به خاطر سپردن فرمول‌ها و معادلات است.

پژوهشگران با تکیه بر پژوهش‌های گذشته، فرض کردند که تحریک ناحیه قشر پیش‌پیشانی پشتی‌ــ‌جانبی (dlPFC) می‌تواند یادگیری محاسباتی را تقویت کند، چرا که این ناحیه با یادگیری مهارت‌های جدید و کارکردهای شناختی سطح بالا مرتبط است. آن‌ها همچنین تصور کردند تحریک قشر آهیانه‌ای خلفی (PPC)، ناحیه‌ای که در بازیابی مهارت‌های از قبل آموخته‌شده نقش دارد، شاید باعث بهبود یادگیری تکراری شود. یافته‌های مطالعه نشان داد که تحریک قشر پیش‌پیشانی پشتی‌ــ‌جانبی واقعا با بهبود توانایی محاسباتی همراه است، اما تحریک قشر آهیانه‌ای خلفی به بهبود یادگیری تکراری کمکی نکرد.

تیم پژوهشی پیش از آغاز آزمایش‌ها، اتصال‌پذیری لوب‌های پیشانی و آهیانه‌ای شرکت‌کنندگان را‌ــ که به ترتیب در جلو مغز و بالای آن قرار دارند و محل قرارگیری قشر پیش‌پیشانی و قشر آهیانه‌ای‌اند‌ــ اندازه‌گیری کرده بود. هنگام یادگیری ریاضی این دو قشر هم‌زمان فعال می‌شوند. پژوهشگران فرض کردند که اتصال قوی‌تر میان این دو قشر با یادگیری محاسباتی بهتر مرتبط است. داده‌ها این فرض را تایید کرد. یعنی آن‌ها در آغاز مشاهده کردند افرادی که میان این نواحی مغزی اتصال قوی‌تری نشان می‌دادند، توانایی محاسباتی بهتری داشتند.

افراد با اتصال مغزی ضعیف که در گروه تحریک ساختگی بودند، در حل مسائل محاسباتی، نسبت به افراد در همان گروه با اتصال مغزی قوی‌تر، دشواری بیشتری داشتند. با این حال کسانی که اتصال مغزی ضعیف داشتند و تحریک قشر پیش‌پیشانی دریافت کردند، بیشترین پیشرفت را در امتیازاتشان نشان دادند.

جالب آنکه در یک مطالعه قبلی کوچک‌تر که همین تیم پژوهشی با گروهی از استادان ریاضی انجام داد، مشخص شد تحریک مغزی عملکرد این افراد حرفه‌ای را در آزمون‌های ریاضی بدتر می‌کند. آنچه نشان می‌دهد کسانی که از پیش توانایی ریاضی بالایی دارند، بهتر است از این تحریک‌ها پرهیز کنند. کادوش دراین‌باره گفت: «مغز استادان ریاضی یک سیستم بهینه است. اگر به چنین سیستمی نویز جدیدی وارد بکنید، اثر مخرب خواهد داشت.»

کادوش که یکی از بنیان‌گذاران شرکت «فناوری عصبی شناختی»‌‌ (Cognite Neurotechnology‌) است، امیدوار است که این فناوری به‌زودی در اختیار عموم قرار گیرد. او معتقد است دانشگاه‌ها، شرکت‌ها و مراکز آموزشی می‌توانند از این فناوری بهره‌مند شوند. او به گسترش استفاده از این فناوری برای افراد با اختلالات یادگیری و اختلالات رشد عصبی مانند اختلال کم‌توجهی‌بیش‌فعالی هم علاقه‌مند است.

در همین حال، سانگ‌ــ‌جو لیم، روانشناس دانشگاه بینگهمتون که در این مطالعه دخالتی نداشت اشاره کرد که اگرچه برخی دستگاه‌های تحریک مغزی برای استفاده در خانه تایید شده‌اند، بررسی‌ها درباره میزان اثربخشی آن‌ها نشان داده که همچنان به تحقیقات بیشتری نیاز است.

لیم همچنین افزود که چنین دستگاه‌هایی نیازمند شخصی‌سازی برای هر فردند و باید تفاوت‌های موجود در شکل و ساختار مغزی هرکس در نظر گرفته شود. او گفت: «وقتی قصد دارید نواحی خاصی از مغز را تحریک کنید، ممکن است این کار چندان موثر نباشد مگر اینکه واقعا ساختار آناتومیکی مغز هر فرد را مدنظر قرار دهید.»

کادوش نیز تاکید کرد که هر دستگاه مصرفی که بر پایه این پژوهش‌ها ساخته شود، باید بر شواهد علمی محکم استوار باشد. او اضافه کرد که بسیاری از دستگاه‌های تحریک مغزی مصرفی موجود پشتوانه علمی چندانی ندارند و «ما باید نشان دهیم که می‌توانیم از این فناوری در خانه استفاده کنیم».