How to Build a Better Learner
Brain studies suggest new ways to improve reading, writing and arithmetic—and even social skills
Thinking cap records electrical signals from the brain of one-year-old Elise Hardwick, who is helping scientists figure out how the youngest children process sounds that make up the building blocks of language.
ANDREW HETHERINGTON
In Brief
Early Exercises
- The technology and research methods of the neuroscientist have started to reveal, at the most basic level, what happens in the brain when we learn something new.
- As these studies mature, it may become possible for a preschooler or even an infant to engage in simple exercises to ensure that the child is cognitively equipped for school.
- If successful, such interventions could potentially have a huge effect on educational practices by dramatically reducing the incidence of various learning disabilities. But scientists, educators and parents must beware overstated claims for brain-training methods that purport to help youngsters but have not been proved to work.
Eight-month-old Lucas Kronmiller has just had the surface of his largely hairless head fitted with a cap of 128 electrodes. A research assistant in front of him is frantically blowing bubbles to entertain him. But Lucas seems calm and content. He has, after all, come here, to the Infancy Studies Laboratory at Rutgers University, repeatedly since he was just four months old, so today is nothing unusual. He—like more than 1,000 other youngsters over the past 15 years—is helping April A. Benasich and her colleagues to find out whether, even at the earliest age, it is possible to ascertain if a child will go on to experience difficulties in language that will prove a burdensome handicap when first entering elementary school.
Benasich is one of a cadre of researchers who have been employing brain-recording techniques to understand the essential processes that underlie learning. The new science of neuroeducation seeks the answers to questions that have always perplexed cognitive psychologists and pedagogues.
How, for instance, does a newborn's ability to process sounds and images relate to the child's capacity to learn letters and words a few years later? What does a youngster's ability for staying mentally focused in preschool mean for later academic success? What can educators do to foster children's social skills—also vital in the classroom? Such studies can complement the wealth of knowledge established by psychological and educational research programs.
They also promise to offer new ideas, grounded in brain science, for making better learners and for preparing babies and toddlers for reading, writing, arithmetic, and survival in the complex social network of nursery school and beyond. Much of this work focuses on the first years of life and the early grades of elementary school because some studies show that the brain is most able to change at that time.
The Aha! Instant
Benasich studies anomalies in the way the brains of the youngest children perceive sound, a cognitive process fundamental to language understanding, which, in turn, forms the basis for reading and writing skills. The former nurse, who later earned two doctorates, focuses on what she calls the aha! instant—an abrupt transition in electrical activity in the brain that signals that something new has been recognized [see “The Aha! Moment,” by Nessa Bryce].
Benasich studies anomalies in the way the brains of the youngest children perceive sound, a cognitive process fundamental to language understanding, which, in turn, forms the basis for reading and writing skills. The former nurse, who later earned two doctorates, focuses on what she calls the aha! instant—an abrupt transition in electrical activity in the brain that signals that something new has been recognized [see “The Aha! Moment,” by Nessa Bryce].
Researchers at Benasich's lab in Newark, N.J., expose Lucas and other infants to tones of a certain frequency and duration. They then record a change in the electrical signals generated in the brain when a different frequency is played. Typically the electroencephalogram (EEG) produces a strong oscillation in response to the change—indicating that the brain essentially says, “Yes, something has changed”; a delay in the response time to the different tones means that the brain has not detected the new sound quickly enough.
The research has found that this pattern of sluggish electrical activity at six months can predict language issues at three to five years of age. Differences in activity that persist during the toddler and preschool years can foretell problems in development of the brain circuitry that processes the rapid transitions occurring during perception of the basic units of speech. If children fail to hear or process components of speech—say, a “da” or a “pa”—quickly enough as toddlers, they may lag in “sounding out” written letters or syllables in their head, which could later impede fluency in reading. These findings offer more rigorous confirmation of other research by Benasich showing that children who encounter early problems in processing these sounds test poorly on psychological tests of language eight or nine years later.
If Benasich and others can diagnose future language problems in infants, they may be able to correct them by exploiting the inherent plasticity of the developing brain—its capacity to change in response to new experiences. They may even be able to improve basic functioning for an infant whose brain is developing normally. “The easiest time to make sure that the brain is getting set up in a way that's optimal for learning may be in the first part of the first year,” she says.
Games, even in the crib, could be one answer. Benasich and her team have devised a game toy that trains a baby to react to a change in tone by turning the head or shifting the eyes (detected with a tracking sensor). When the movement occurs, a video snippet plays, a reward for good effort.
In a study reported in 2014 babies who went through this training detected tiny modulations within the sounds faster and more accurately than did children who only listened passively or had no exposure to the sounds at all. Based on this research, Benasich believes that the game would assist infants impaired in processing these sounds to respond more quickly. She is now working on an interactive game that could train infants to perceive rapid sound sequences.
The Number Sense
Flexing cognitive muscles early on may also help infants tune rudimentary math skills. Stanislas Dehaene, a neuroscientist at the French National Institute of Health and Medical Research, is a leader in the field of numerical cognition who has tried to develop ways to help children with early math difficulties. Babies have some capability of recognizing numbers from birth. When the skill is not in place from the beginning, Dehaene says, a child may later have difficulty with arithmetic and higher math. Interventions that build this “number sense,” as Dehaene calls it, may help the slow learner avoid years of difficulty in math class.
Flexing cognitive muscles early on may also help infants tune rudimentary math skills. Stanislas Dehaene, a neuroscientist at the French National Institute of Health and Medical Research, is a leader in the field of numerical cognition who has tried to develop ways to help children with early math difficulties. Babies have some capability of recognizing numbers from birth. When the skill is not in place from the beginning, Dehaene says, a child may later have difficulty with arithmetic and higher math. Interventions that build this “number sense,” as Dehaene calls it, may help the slow learner avoid years of difficulty in math class.
This line of research contradicts that of famed psychologist Jean Piaget, who contended that the brains of infants are blank slates, or tabula rasa, when it comes to making calculations in the crib. Children, in Piaget's view, have to develop a basic idea of what a number is from years of interacting with blocks, Cheerios or other objects. They eventually learn that when the little oat rings get pushed around a table, the location differs, but the number stays the same.
The neuroscience community has amassed a body of research showing that humans and other animals have a basic numerical sense. Babies, of course, do not spring from the womb performing differential equations in their head. But experiments have found that toddlers will routinely reach for the row of M&Ms that has the most candies. And other research has demonstrated that even infants only a few months old comprehend relative size. If they see five objects being hidden behind a screen and then another five added to the first set, they convey surprise if they see only five when the screen is removed.
Babies also seem to be born with other innate mathematical abilities. Besides being champion estimators, they can also distinguish exact numbers—but only up to the number three or four. Dehaene was instrumental in pinpointing a brain region—a part of the parietal lobe (the intraparietal sulcus)—where numbers and approximate quantities are represented. (Put a hand on the rear portion of the top of your head to locate the parietal lobe.)
The ability to estimate group size, which also exists in dolphins, rats, pigeons, lions and monkeys, is probably an evolutionary hand-me-down that is required to gauge whether your clan should fight or flee in the face of an enemy and to ascertain which tree bears the most fruit for picking. Dehaene, along with linguist Pierre Pica of the National Center for Scientific Research in France and colleagues, discovered more evidence for this instinctive ability through work with the Mundurukú Indians in the Brazilian Amazon, a tribe that has only an elementary lexicon for numbers. Its adult members can tell whether one array of dots is bigger than another, performing the task almost as well as a French control group did, yet most are unable to answer how many objects remain when four objects are removed from a group of six.
This approximation system is a cornerstone on which more sophisticated mathematics is constructed. Any deficit in these innate capacities can spell trouble later. In the early 1990s Dehaene hypothesized that children build on their internal ballpark estimation system for more sophisticated computations as they get older. Indeed, in the years since then, a number of studies have found that impaired functioning of the primitive numerical estimation system in youngsters can predict that a child will perform poorly in arithmetic and standard math achievement tests from the elementary years onward. “We realize now that the learning of a domain such as arithmetic has to be founded on certain core knowledge that is available already in infancy,” Dehaene says.
It turns out that dyscalculia (the computational equivalent of dyslexia), which is marked by a lag in computational skills, affects 3 to 7 percent of children. Dyscalculia has received much less attention from educators than dyslexia has for reading—yet it may be just as crippling. “They earn less, spend less, are more likely to be sick, are more likely to be in trouble with the law, and need more help in school,” notes a review article that appeared in Science in May 2011.
As with language, early intervention may help. Dehaene and his team devised a simple computer game they hope will enhance mathematical ability. Called the Number Race, it exercises these basic abilities in children aged four to eight. In one version, players must choose the larger of two quantities of gold pieces before a computer-controlled opponent steals the biggest pile. The game adapts automatically to the skill of the player, and at the higher levels the child must add or subtract gold before making a comparison to determine the biggest pile. If the child wins, she advances forward a number of steps equal to the gold just won. The first player to get to the last step on the virtual playing board wins.
The open-source software, which has been translated into eight languages, makes no hyperbolic claims about the benefits of brain training. Even so, more than 20,000 teachers have downloaded the software from a government-supported research institute in Finland. Today it is being tested in several controlled studies to see whether it prevents dyscalculia and whether it helps healthy children bolster their basic number sense.
Get Ahold of Yourself
The cognitive foundations of good learning depend heavily on what psychologists call executive function, a term encompassing such cognitive attributes as the ability to be attentive, hold what you have just seen or heard in the mental scratch pad of working memory, and delay gratification. These capabilities may predict success in school and even in the working world. In 1972 a famous experiment at Stanford University—“Here's a marshmallow, and I'll give you another if you don't eat this one until I return”—showed the importance of executive function. Children who could wait, no matter how much they wanted the treat, did better in school and later in life.
The cognitive foundations of good learning depend heavily on what psychologists call executive function, a term encompassing such cognitive attributes as the ability to be attentive, hold what you have just seen or heard in the mental scratch pad of working memory, and delay gratification. These capabilities may predict success in school and even in the working world. In 1972 a famous experiment at Stanford University—“Here's a marshmallow, and I'll give you another if you don't eat this one until I return”—showed the importance of executive function. Children who could wait, no matter how much they wanted the treat, did better in school and later in life.
In the 21st century experts have warmed to the idea of executive function as a teachable skill. An educational curriculum called Tools of the Mind has had success in some low-income school districts, where children typically do not fare as well academically compared with high-income districts. The program trains children to resist temptations and distractions and to practice tasks designed to enhance working memory and flexible thinking.
In one example of a self-regulation task, a child might tell himself aloud what to do. These techniques are potentially so powerful that in centers of higher learning, economists now contemplate public policy measures to improve self-control as a way to “enhance the physical and financial health of the population and reduce the rate of crime,” remark the authors of a study that appeared in 2011 in the Proceedings of the National Academy of Sciences USA.
Findings from neuroscience labs have bolstered that view and have revealed that the tedium of practice to resist metaphorical marshmallows may not be necessary. Music training can work as well. Echoing the Battle Hymn of the Tiger Mother, researchers are finding that assiduous practice of musical instruments may yield a payoff in the classroom—invoking shades of “tiger mom” author Amy Chua, who insisted that her daughters spend endless hours on the violin and piano. Playing an instrument may improve attention, working memory and self-control.
Some of the research providing such findings comes from a group of neuroscientists led by Nina Kraus of Northwestern University. Kraus, head of the Auditory Neuroscience Laboratory there, grew up with a diverse soundscape at home. Her mother, a classical musician, spoke to the future neuroscientist in her native Italian, and Kraus still plays the piano, guitar and drums. “I love it—it's a big part of my life,” she says, although she considers herself “just a hack musician.”
Kraus has used EEG recordings to measure how the nervous system encodes pitch, timing and timbre of musical compositions—and whether neural changes that result from practicing music improve cognitive faculties. Her lab has found that music training enhances working memory and, perhaps most important, makes students better listeners, allowing them to extract speech from the all-talking-at-once atmosphere that sometimes prevails in the classroom.
Musical training as brain tonic is still in its infancy, and a number of questions remain unanswered about exactly what type of practice enhances executive function: Does it matter whether you play the piano or guitar or whether the music was written by Mozart or the Beatles? Critically, will music classes help students who have learning difficulties or who come from low-income school districts?
But Kraus points to anecdotal evidence suggesting that music training's impact extends even to academic classes. The Harmony Project provides music education to low-income youngsters in Los Angeles. Dozens of students participating in the project have graduated from high school and gone on to college, usually the first in their family to do so.
Kraus has worked with the Harmony Project and published a study in 2014 that showed that children in one of its programs who practiced a musical instrument for two years could process sounds closely linked to reading and language skills better than children who only did so for a year. Kraus is an advocate of the guitar over brain games. “If students have to choose how to spend their time between a computer game that supposedly boosts memory or a musical instrument, there's no question, in my mind, which one is more beneficial for the nervous system,” Kraus says. “If you're trying to copy a guitar lead, you have to keep it in your head and try to reproduce it over and over.”
Hype Alert
As research continues on the brain mechanisms underlying success in the “four Rs,” three traditional ones with regulation of one's impulses as the fourth, many scientists involved with neuroeducation are taking pains to avoid overhyping the interventions they are testing. They are eager to translate their findings into practical assistance for children, but they are also well aware that the research still has a long way to go. They know, too, that teachers and parents are already bombarded by a confusing raft of untested products for enhancing learning and that some highly touted tools have proved disappointing.
As research continues on the brain mechanisms underlying success in the “four Rs,” three traditional ones with regulation of one's impulses as the fourth, many scientists involved with neuroeducation are taking pains to avoid overhyping the interventions they are testing. They are eager to translate their findings into practical assistance for children, but they are also well aware that the research still has a long way to go. They know, too, that teachers and parents are already bombarded by a confusing raft of untested products for enhancing learning and that some highly touted tools have proved disappointing.
In one case in point, a small industry developed several years ago around the idea that just listening to a Mozart sonata could make a baby smarter, a contention that failed to withstand additional scrutiny. Kraus's research suggests that to gain any benefit, you have to actually play an instrument, exercising auditory-processing areas of the brain: the more you practice, the more your abilities to distinguish subtleties in sound develop. Listening alone is not sufficient.
Similarly, even some of the brain-training techniques that claim to have solid scientific proof of their effectiveness have been questioned. A meta-analysis that appeared in the March 2011 issue of the Journal of Child Psychology and Psychiatryreviewed studies of perhaps the best known of all brain-training methods—software called Fast ForWord, developed by Paula A. Tallal of Rutgers, Michael Merzenich of the University of California, San Francisco, and their colleagues. The analysis found no evidence of effectiveness in helping children with language or reading difficulties. As with the methods used by Benasich, a former postdoctoral fellow with Tallal, the software attempts to improve deficits in the processing of sound that can lead to learning problems. The meta-analysis provoked a sharp rebuttal from Scientific Learning, the maker of the software, which claimed that the selection criteria were too restrictive, that most studies in the analysis were poorly implemented and that the software has been improved since the studies were conducted.
The clichéd refrain—more research is needed—applies broadly to many endeavors in neuroeducation. Dehaene's number game still needs fine adjustments before it receives wide acceptance. One controlled study showed that the game helped children compare numbers, although that achievement did not carry over into better counting or arithmetic skills. A new version is being released that the researchers hope will address these problems. Yet another finding has questioned whether music training improves executive function and thereby enhances intelligence.
In a nascent field, one study often contradicts another, only to be followed by a third that disputes the first two. This zigzag trajectory underlies all of science and at times leads to claims that overreach. In neuroeducation, teachers and parents have sometimes become the victims of advertising for “science-based” software and educational programs. “It's confusing. It's bewildering,” says Deborah Rebhuhn, a math teacher at the Center School, a special-education institution in Highland Park, N.J., that accepts students from public schools statewide. “I don't know which thing to try. And there's not enough evidence to go to the head of the school and say that something works.”
A Preschool Tune-up
Scientists who spend their days mulling over EEG wave forms and complex digital patterns in magnetic resonance imaging realize that they cannot yet offer definitive neuroscience-based prescriptions for improving learning. The work, however, is leading to a vision of what is possible, perhaps for Generation Z or its progeny. Consider the viewpoint of John D. E. Gabrieli, a professor of neuroscience participating in a collaborative program between Harvard University and the Massachusetts Institute of Technology. In a review article in Science in 2009, Gabrieli conjectured that eventually brain-based evaluation methods, combined with traditional testing, family history and perhaps genetic tests, could detect reading problems by age six and allow for intensive early intervention that might eliminate many dyslexia cases among school-aged children.
Scientists who spend their days mulling over EEG wave forms and complex digital patterns in magnetic resonance imaging realize that they cannot yet offer definitive neuroscience-based prescriptions for improving learning. The work, however, is leading to a vision of what is possible, perhaps for Generation Z or its progeny. Consider the viewpoint of John D. E. Gabrieli, a professor of neuroscience participating in a collaborative program between Harvard University and the Massachusetts Institute of Technology. In a review article in Science in 2009, Gabrieli conjectured that eventually brain-based evaluation methods, combined with traditional testing, family history and perhaps genetic tests, could detect reading problems by age six and allow for intensive early intervention that might eliminate many dyslexia cases among school-aged children.
One study has already found that EEGs in kindergartners predict reading ability in fifth graders better than standard psychological measures. By undergoing brain monitoring combined with standard methods, each child might be evaluated before entering school and, if warranted, be given remedial training based on the findings that are trickling in today from neuroscience labs. If Gabrieli's vision comes to pass, brain science may imbue the notion of individualized education with a whole new meaning—one that involves enhancing the ability to learn even before a child steps foot in the classroom.
http://www.scientificamerican.com/article/how-to-build-a-better-learner1/?WT.mc_id=SA_Twitter
Ediciones Especiales Volumen 23, 5s Issue
Cómo construir un aprendiz Mejor
Los estudios del cerebro sugieren nuevas formas de mejorar la lectura, escritura y aritmética, e incluso las habilidades sociales
01 de enero 2015 | Por Gary Stix
Tapa Pensando graba señales eléctricas del cerebro de un año de edad, Elise Hardwick, quien está ayudando a los científicos a determinar cómo suena el proceso de los niños más jóvenes que conforman los bloques de construcción del lenguaje.
ANDREW HETHERINGTON
en Breve
Los primeros Ejercicios
La tecnología y los métodos de investigación del neurocientífico han comenzado a revelar, en el nivel más básico, lo que sucede en el cerebro cuando aprendemos algo nuevo.
Como estos estudios maduran, puede ser posible que un niño en edad preescolar o incluso a un niño a participar en ejercicios simples para asegurarse de que el niño está cognitivamente equipado para la escuela.
Si tiene éxito, este tipo de intervenciones podrían potencialmente tener un efecto enorme en las prácticas educativas, reduciendo drásticamente la incidencia de diversos problemas de aprendizaje. Pero los científicos, los educadores y los padres deben tener cuidado con afirmaciones exageradas para los métodos de entrenamiento cerebral que pretenden ayudar a los jóvenes, pero no han sido probados para trabajar.
Ocho meses de edad Lucas Kronmiller acaba de tener la superficie de la cabeza en gran parte sin pelo equipado con un tope de 128 electrodos. Un asistente de investigación frente a él está soplando frenéticamente burbujas para entretenerlo. Pero Lucas parece tranquilo y contenido. Ha, después de todo, ven aquí, al Laboratorio de Estudios de Infancia de la Universidad de Rutgers, en varias ocasiones desde que tenía apenas cuatro meses de edad, por lo que hoy no es nada inusual. Él-como más de 1000 otros jóvenes en los últimos 15 años, está ayudando abril A. Benasich y sus colegas para averiguar si, incluso en la edad más temprana, es posible determinar si un niño pasará a experimentar dificultades en el lenguaje que será un hándicap gravosa cuando primero entrar a la escuela primaria.
Benasich es uno de un grupo de investigadores que han estado empleando técnicas cerebro-grabación de comprender los procesos esenciales que subyacen en el aprendizaje. La nueva ciencia de la neuro busca respuestas a aquellas preguntas que siempre han dejado perplejos a los psicólogos cognitivos y pedagogos.
¿Cómo, por ejemplo, ¿la capacidad de un recién nacido para procesar sonidos e imágenes relacionadas con la capacidad del niño para aprender las letras y palabras unos años más tarde? ¿Qué significa la capacidad de un joven para mantenerse mentalmente enfocado en la educación preescolar para el éxito académico posterior? ¿Qué pueden hacer los educadores para fomentar las destrezas sociales de los niños también vitales en el aula? Tales estudios pueden complementar la riqueza de conocimientos establecidos por los programas de investigación psicológica y educativa.
También prometen ofrecer nuevas ideas, basadas en la ciencia del cerebro, para tomar mejores estudiantes y para la preparación de los bebés y niños pequeños para la lectura, escritura, aritmética, y la supervivencia en la compleja red social de la guardería y más allá. Gran parte de este trabajo se centra en los primeros años de vida y los primeros grados de la escuela primaria, ya que algunos estudios muestran que el cerebro es más capaz de cambiar en ese momento.
El Aha! instantáneo
Benasich estudia las anomalías en la forma en que los cerebros de los niños más pequeños perciben el sonido, un proceso cognitivo fundamental para la comprensión del lenguaje, lo que, a su vez, constituye la base de las habilidades de lectura y escritura. La ex enfermera, que más tarde obtuvo dos doctorados, se centra en lo que ella llama el aha! -un instante transición abrupta de la actividad eléctrica en el cerebro que indica que algo nuevo ha sido reconocida [ver "El Aha! Momento, "por Nessa Bryce].
Los investigadores en el laboratorio de Benasich en Newark, Nueva Jersey, exponen Lucas y otros infantes a los tonos de una determinada frecuencia y duración. A continuación, registrar un cambio en las señales eléctricas generadas en el cerebro cuando se reproduce una frecuencia diferente. Normalmente, el electroencefalograma (EEG) produce una fuerte oscilación en respuesta al cambio de indicación de que el cerebro esencialmente dice: "Sí, algo ha cambiado"; un retraso en el tiempo de respuesta a los diferentes tonos significa que el cerebro no ha detectado el nuevo sonido con la suficiente rapidez.
La investigación ha encontrado que este patrón de actividad eléctrica lenta a los seis meses puede predecir las cuestiones lingüísticas en tres a cinco años de edad. Las diferencias en la actividad que persisten en los niños pequeños y preescolares años pueden predecir problemas en el desarrollo de los circuitos cerebrales que procesa las rápidas transiciones que se producen durante la percepción de las unidades básicas del discurso. Si los niños no pueden oír o componentes del proceso del habla, digamos, un "da" o un "pa" -quickly suficiente como niños pequeños, pueden quedarse en "sondear" cartas escritas o sílabas en su cabeza, lo que más tarde podría impedir la fluidez en la lectura. Estos resultados ofrecen una confirmación más rigurosa de otras investigaciones por Benasich mostrando que los niños que se encuentran con problemas tempranos en la tramitación de estos sonidos prueban mal en las pruebas psicológicas del lenguaje ocho o nueve años más tarde.
Si Benasich y otros pueden diagnosticar problemas con el idioma de futuro en los lactantes, pueden ser capaces de corregirlos mediante la explotación de la plasticidad inherente al desarrollo cerebral de su capacidad para cambiar en respuesta a las nuevas experiencias. Pueden incluso ser capaz de mejorar el funcionamiento básico de un bebé cuyo cerebro se está desarrollando normalmente. "El momento más fácil para asegurarse de que el cerebro se está configurado de una manera que es óptimo para el aprendizaje puede ser en la primera parte del primer año", dice ella.
Juegos, incluso en la cuna, podría haber una respuesta. Benasich y su equipo han diseñado un juego de un partido que forma a un bebé para reaccionar a un cambio en el tono girando la cabeza o el paso de los ojos (detectados con un sensor de seguimiento). Cuando se produce el movimiento, un fragmento de vídeo se reproduce, una recompensa por buen esfuerzo.
En un estudio publicado en 2014 bebés que pasaron por esta formación detectado modulaciones diminutos dentro de los sonidos más rápido y con más precisión que hizo los niños que sólo escuchaban pasivamente o tenido ninguna exposición a los sonidos en absoluto. Sobre la base de esta investigación, Benasich cree que el juego ayuda a los niños con discapacidad en el procesamiento de estos sonidos para responder con mayor rapidez. Ella ahora está trabajando en un juego interactivo que podría entrenar infantes de percibir secuencias de sonidos rápidos.
El Sentido de los Números
Flexionar los músculos cognitivos temprano también puede ayudar a los bebés afinar las habilidades matemáticas rudimentarias. Stanislas Dehaene, neurocientífico del Instituto Nacional de Salud e Investigación Médica, es un líder en el campo de la cognición numérica que ha tratado de desarrollar formas de ayudar a los niños con dificultades tempranas de matemáticas. Los bebés tienen una cierta capacidad de reconocer los números desde el nacimiento. Cuando la habilidad no está en su lugar desde el principio, dice Dehaene, un niño puede más tarde tienen dificultades con la aritmética y las matemáticas avanzadas. Las intervenciones que construyen este "sentido numérico", como lo llama Dehaene, pueden ayudar al alumno lento evitar años de dificultad en la clase de matemáticas.
Esta línea de investigación contradice la del afamado psicólogo Jean Piaget, que sostenían que los cerebros de los bebés son pizarras en blanco o tabula rasa, cuando se trata de hacer cálculos en la cuna. Los niños, en vista de Piaget, tienen que desarrollar una idea básica de lo que es un número de años de interacción con los bloques, Cheerios u otros objetos. Con el tiempo aprenden que cuando los pequeños anillos de avena son empujados alrededor de una mesa, la ubicación es diferente, pero el número sigue siendo el mismo.
La comunidad de las neurociencias ha acumulado un cuerpo de investigación que muestra que los humanos y otros animales tienen un sentido numérico básico. Los bebés, por supuesto, no surgen de la matriz para realizar ecuaciones diferenciales en su cabeza. Pero los experimentos han encontrado que los niños van a llegar de forma rutinaria para la fila de M & Ms que tiene la mayoría de los caramelos. Y otras investigaciones han demostrado que incluso los bebés de sólo unos meses de edad comprenden tamaño relativo. Si ven cinco objetos que se esconden detrás de una pantalla y luego otros cinco añaden a la primera serie, que transmiten sorpresa si ven sólo cinco años cuando se retira la pantalla.
Los bebés también parecen haber nacido con otras habilidades matemáticas innatas. Además de ser estimadores campeón, también pueden distinguir números exactos, pero sólo hasta el número tres o cuatro. Dehaene fue instrumental en la localización de una región-un cerebro parte del lóbulo parietal (el surco intraparietal) números -donde están representados y cantidades aproximadas. (Ponga una mano en la parte posterior de la parte superior de su cabeza para localizar el lóbulo parietal.)
La capacidad para estimar el tamaño del grupo, que también existe en delfines, ratas, palomas, leones y monos, es probablemente una mano-me-down evolutivo que se requiere para medir si tu clan debe luchar o huir en la cara de un enemigo y para determinar qué árbol da la mayoría de la fruta para el picking. Dehaene, junto con lingüista Pierre Pica del Centro Nacional de Investigaciones Científicas de Francia y sus colegas, descubrió más evidencia de esta habilidad instintiva a través del trabajo con los indios Mundurukú en la Amazonia brasileña, una tribu que tiene sólo un léxico elemental para los números. Sus miembros adultos pueden saber si una matriz de puntos es más grande que otro, la realización de la tarea casi tan bien como grupo control francés hizo, pero la mayoría no son capaces de responder cuántos objetos se mantienen cuando se eliminan cuatro objetos de un grupo de seis.
Este sistema de aproximación es la piedra angular sobre la que se construyen las matemáticas más sofisticadas. Cualquier déficit en estas capacidades innatas puede significar un problema más adelante. A principios de 1990 Dehaene la hipótesis de que los niños a desarrollar su sistema de estimación aproximada interna para cálculos más sofisticados a medida que envejecen. De hecho, en los años transcurridos desde entonces, una serie de estudios han encontrado que la alteración de funcionamiento del sistema de estimación numérica primitiva en los jóvenes puede predecir que un niño va a un mal desempeño en las pruebas aritméticas y de logro de matemáticas estándar a partir de los años de primaria en adelante. "Nos damos cuenta ahora que el aprendizaje de un dominio, como la aritmética ha de fundarse en cierto conocimiento básico que ya está disponible en la infancia", dice Dehaene.
Resulta que la discalculia (el equivalente computacional de la dislexia), que se caracteriza por un retraso en las habilidades de cálculo, afecta del 3 al 7 por ciento de los niños. La discalculia ha recibido mucha menos atención por parte de los educadores que la dislexia tiene para la lectura-sin embargo, puede ser tan agobiante. "Ellos ganan menos, gastan menos, tienen más probabilidades de estar enfermo, es más probable que estar en problemas con la ley, y la necesidad de más ayuda en la escuela", señala un artículo de opinión que apareció en Science en mayo de 2011.
Al igual que con el lenguaje, la intervención temprana puede ayudar. Dehaene y su equipo diseñaron un simple juego de ordenador que esperan mejorar la capacidad matemática. Llamé al número de carreras, que ejerce estas habilidades básicas en los niños siete y cincuenta y seis años de edad. En una versión, los jugadores deben elegir la más grande de las dos cantidades de piezas de oro ante un oponente controlado por ordenador roba la mayor pila. El juego se adapta automáticamente a la habilidad del jugador, y en los niveles superiores el niño debe añadir o restar de oro antes de hacer una comparación para determinar el mayor pila. Si el niño gana, avanza hacia adelante una serie de medidas equivalentes a la de oro acaba de ganar. El primer jugador en llegar a la última etapa de las victorias de mesa de juego virtuales.
El software de código abierto, que ha sido traducido a ocho idiomas, no hace afirmaciones hiperbólicas sobre los beneficios de la formación del cerebro. Aún así, más de 20.000 docentes han descargado el software de un instituto de investigación con apoyo del gobierno de Finlandia. Hoy en día está siendo probado en varios estudios controlados para ver si se evita la discalculia y si ayuda a los niños sanos refuerzan su sentido numérico básico.
Obtener Ahold de usted mismo
Los fundamentos cognitivos de un buen aprendizaje dependen en gran medida de lo que los psicólogos llaman a la función ejecutiva, un término que abarca tales atributos cognitivos como la capacidad de estar atento, mantiene lo que acaba de haber visto u oído en el bloc de notas mental de la memoria de trabajo, y demorar la gratificación. Estas capacidades pueden predecir el éxito en la escuela e incluso en el mundo del trabajo. En 1972 un famoso experimento de Stanford University- "Aquí hay un malvavisco, y te voy a dar otro si usted no come éste hasta que yo vuelva" -showed la importancia de la función ejecutiva. Los niños que podían esperar, no importa lo mucho que querían que el convite, les fue mejor en la escuela y más tarde en la vida.
En el siglo 21 expertos han calentado a la idea de la función ejecutiva como una habilidad enseñable. Un currículo educativo llamado Herramientas de la Mente ha tenido éxito en algunos distritos escolares de bajos ingresos, donde los niños normalmente no les fue tan bien académicamente en comparación con los distritos de ingresos altos. El programa capacita a los niños para resistir las tentaciones y distracciones y practicar las tareas diseñadas para mejorar la memoria de trabajo y el pensamiento flexible.
En un ejemplo de una tarea de auto-regulación, un niño podría decirse a sí mismo en voz alta lo que debe hacer. Estas técnicas son potencialmente tan poderosa que en los centros de enseñanza superior, los economistas ahora contemplan medidas de política pública para mejorar el autocontrol como una forma de "mejorar la salud física y financiera de la población y reducir la tasa de criminalidad", remarcar los autores de un estudio que apareció en 2011 en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias de EE.UU..
Los resultados de los laboratorios de neurociencia han reforzado este punto de vista y han revelado que el tedio de la práctica para resistir malvaviscos metafóricas pueden no ser necesarios. El entrenamiento musical puede trabajar así. Haciéndose eco del Himno de Batalla de la Madre Tigre, los investigadores están descubriendo que la práctica asidua de instrumentos musicales puede dar una recompensa en las sombras de aula invocación de "tigre mamá" autor Amy Chua, que insistían en que sus hijas pasan horas interminables en el violín y piano . Tocar un instrumento puede mejorar la atención, la memoria de trabajo y el autocontrol.
Algunas de las investigaciones que proporciona los hallazgos provienen de un grupo de neurocientíficos liderados por Nina Kraus de la Universidad Northwestern. Kraus, jefe del Laboratorio de Neurociencia Auditiva allí, creció con un paisaje sonoro diverso en casa. Su madre, un músico clásico, habló con el neurocientífico futuro en su país natal, Italia, y Kraus aún toca el piano, la guitarra y la batería. "Me encanta, es una gran parte de mi vida", dice ella, aunque ella se considera "sólo un músico de corte."
Kraus ha utilizado registros de EEG para medir cómo el sistema nervioso codifica terreno de juego, el tiempo y el timbre de composiciones musicales, y si los cambios neuronales que resultan de la práctica de la música a mejorar las facultades cognitivas. Su laboratorio ha encontrado que el entrenamiento musical mejora la memoria de trabajo y, quizás lo más importante, que hace que los estudiantes mejores oyentes, lo que les permite extraer el habla de la atmósfera todo-talking-at-once que a veces prevalece en el aula.
Formación musical como tónico para el cerebro todavía está en su infancia, y una serie de preguntas siguen sin respuesta sobre exactamente qué tipo de práctica mejora la función ejecutiva: ¿Importa si usted juega el piano o la guitarra o si la música fue escrita por Mozart o los Beatles? Fundamentalmente, serán las clases de música ayudar a los estudiantes que tienen dificultades de aprendizaje o que vienen de los distritos escolares de bajos ingresos?
Pero Kraus señala que la evidencia anecdótica que sugiere el impacto de que el entrenamiento musical se extiende incluso a las clases académicas. El Proyecto Armonía ofrece educación musical para jóvenes de bajos ingresos en Los Ángeles. Decenas de estudiantes que participan en el proyecto se han graduado de la escuela secundaria y se han ido a la universidad, por lo general los primeros en su familia en hacerlo.
Kraus ha trabajado con el Proyecto Armonía y publicó un estudio en 2014 que mostró que los niños de uno de sus programas que se practica un instrumento musical durante dos años podrían procesar sonidos estrechamente ligado a las habilidades de lectura y lenguaje mejor que los niños que sólo lo hicieron por un año . Kraus es un defensor de la guitarra sobre juegos mentales. "Si los estudiantes tienen que elegir cómo pasar su tiempo entre un juego de ordenador que supuestamente aumenta la memoria o un instrumento musical, no hay duda, en mi mente, que uno es más beneficioso para el sistema nervioso", dice Kraus. "Si usted está tratando de copiar un cable de guitarra, tienes que tener en tu cabeza y trate de reproducir una y otra vez."
Alerta bombo
Como la investigación continúa sobre los mecanismos cerebrales subyacentes éxito en las "cuatro D", tres más tradicionales con la regulación de los impulsos de uno como el cuarto, muchos científicos involucrados con la neuro están tomando para evitar dolores overhyping las intervenciones que están probando. Ellos están dispuestos a traducir sus resultados en la asistencia práctica para los niños, pero también son conscientes de que la investigación aún tiene un largo camino por recorrer. Saben, también, que los profesores y los padres ya están bombardeados por una serie confusa de productos no probados para mejorar el aprendizaje y que algunas herramientas muy promocionado han sido decepcionantes.
En un ejemplo de ello, una pequeña industria se desarrolló hace varios años en torno a la idea de que sólo escuchar una sonata de Mozart podría hacer que un bebé más inteligente, una afirmación de que no pudo resistir el escrutinio adicional. La investigación de Kraus sugiere que para sacar una ventaja, hay que jugar en realidad un instrumento, el ejercicio de las áreas de procesamiento auditivo del cerebro: mientras más practiques, más su capacidad para distinguir las sutilezas de sonido desarrollarse. Escuchar por sí sola no es suficiente.
Del mismo modo, incluso algunas de las técnicas de entrenamiento cerebral que dicen tener pruebas científicas sólidas de su eficacia han sido cuestionados. Un meta-análisis que apareció en la edición de marzo de 2011 de la revista Journal of Child estudios de Psicología y Psychiatryreviewed de tal vez el más conocido de todos los métodos de entrenamiento cerebral-software llamado Fast ForWord, desarrollado por Paula A. Tallal de Rutgers, Michael Merzenich del Universidad de California, San Francisco, y sus colegas. El análisis no encontró evidencia de eficacia para ayudar a los niños con lenguaje o dificultades de lectura. Al igual que con los métodos utilizados por Benasich, un ex estudiante postdoctoral con Tallal, el software intenta mejorar los déficits en el procesamiento de sonido que puede conducir a problemas de aprendizaje. El meta-análisis provocó una fuerte réplica de Aprendizaje Científico, el fabricante de software, que afirmaron que los criterios de selección eran demasiado restrictivas, que la mayoría de los estudios en el análisis fueron pobremente implementadas y que el software se ha mejorado desde que se realizaron los estudios.
Se necesita, se aplica ampliamente a muchos esfuerzos en la neuro La investigación-estribillo más cliché. Número juego de Dehaene todavía necesita ajustes finos antes de recibir una amplia aceptación. Un estudio controlado mostró que el juego ayuda a los niños comparan los números, aunque ese logro no llevaba encima en un mejor conteo o habilidades aritméticas. Una nueva versión se publica que los investigadores esperan que abordar estos problemas. Sin embargo, otro hallazgo ha cuestionado si el entrenamiento musical mejora la función ejecutiva y por lo tanto mejora la inteligencia.
En un campo emergente, un estudio a menudo en conflicto con otro, sólo para ser seguido por una tercera que disputa los dos primeros. Esta trayectoria en zigzag subyace en toda la ciencia y en ocasiones lleva a reclamos de que se estire demasiado. En la neuro, maestros y padres de familia a veces se han convertido en las víctimas de la publicidad para "basado en la ciencia" programas educativos y software. "Es confuso. Es desconcertante ", dice Deborah Rebhuhn, un profesor de matemáticas en la Escuela Center, una institución de educación especial en Highland Park, Nueva Jersey, que acepta a estudiantes de las escuelas públicas en todo el estado. "Yo no sé que cosa a intentar. Y no hay evidencia suficiente para ir a la cabeza de la escuela y decir que algo funciona ".
Un preescolar Tune-up
Los científicos que pasan sus días dándole vueltas a las formas de onda del EEG y los patrones digitales complejos en imágenes de resonancia magnética se dan cuenta de que todavía no pueden ofrecer recetas a base de neurociencia definitivas para mejorar el aprendizaje. La obra, sin embargo, está dando lugar a una visión de lo que es posible, tal vez por la Generación Z o su progenie. Considere el punto de vista de Juan DE Gabrieli, profesor de neurociencia de participar en un programa de colaboración entre la Universidad de Harvard y el Instituto Tecnológico de Massachusetts. En un artículo de opinión en Science en 2009, Gabrieli conjeturó que los métodos de evaluación basados en el cerebro, finalmente, junto con las pruebas tradicionales, los antecedentes familiares y las pruebas genéticas, tal vez podrían detectar problemas de lectura a los seis años y permitir la intervención temprana intensiva que podrían eliminar muchos casos la dislexia entre los niños en edad escolar.
Un estudio ha encontrado que los EEG en niños de kinder predicen capacidad en quinto grado mejor que las medidas psicológicas estándar de lectura. Al someterse a monitorización cerebral combinado con métodos estándar, cada niño puede ser evaluado antes de entrar a la escuela y, en caso justificado, se da entrenamiento de recuperación basado en los hallazgos de que están llegando en la actualidad de los laboratorios de neurociencia. Si la visión de Gabrieli llega a pasar, la ciencia del cerebro puede imbuir a la noción de educación individualizada con un conjunto nuevo significado, una que consiste en la mejora de la capacidad de aprender, incluso antes de que un niño ponga un pie en el aula.
http://www.scientificamerican.com/article/how-to-build-a-better-learner1/?WT.mc_id=SA_Twitter
SOBRE EL AUTOR (S)
GARY Stix es editor senior de la revista Scientific American. Él escribe el blog Hablando Volver atScientificAmerican.com.
MÁS PARA EXPLORAR
Mente, Cerebro y Ciencias de la Educación. Tracey Tokuhama-Espinosa. WW Norton, 2010.
La maduración de los potenciales evocados auditivos de 6 a 48: Predicción a 3 y 4 años de la Lengua y de Habilidades Cognitivas. Naseem Choudhoury y abril A. Benasich en Neurofisiología Clínica, vol. 122, páginas 320-338; 2011.
El sentido de los números: Cómo la mente crea Matemáticas. Edición revisada. Stanislas Dehaene. Oxford University Press, 2011.
Laboratorio de Neurociencia Auditiva de Nina Kraus en la Universidad Northwestern: www.brainvolts.northwestern.edu
Vea un video de la investigación abril de A. Benasich: ScientificAmerican.com/article/benasich-baby-brains-signal-later-language-problems
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Comentarios
jjaburkeJanuary 3, 2015, 13:12
Tengo dos hijos. Han evolucionado en diferentes países y en diferentes idiomas. Son fluidez en Ruso, Inglés y Francés. No creo que ellos son niños excepcionales, a pesar de que son brillantes. Vamos a presentarles a una cuarta lengua; Yo no creo que haya ningún problema. No hicimos nada más que hablar con ellos en diferentes idiomas y las exponga a ambientes donde se hablan los idiomas.
¿Cómo se explica este desarrollo sin complicaciones?
JJAB
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jjaburkeJanuary 3, 2015, 13:15
Per mi post reciente, las edades son: hijo [8], la hija [11]. Vivimos en Europa en este momento. Es habitual que los niños en Europa, que viven en una zona Cosmopolitain, hablar al menos dos idiomas. ¿Por qué los estadounidenses tan diferentes?
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Greasse22January 23, 2015, 18:48
justo antes de que vi el cheque de 9,938 dólares, acepto que mi amigo hermanos recibía actualey tiempo parcial dinero de allí labtop. . hay amigo hermano ha estado haciendo esto por menos de veintidós meses, y resantly despejó las depts allí apartamento y compró a sí mismos un Citroën DS. vinculado aquí .................... http: //x.co/6FQ1F
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Cómo construir un aprendiz Mejor
Los estudios del cerebro sugieren nuevas formas de mejorar la lectura, escritura y aritmética, e incluso las habilidades sociales
01 de enero 2015 | Por Gary Stix
Tapa Pensando graba señales eléctricas del cerebro de un año de edad, Elise Hardwick, quien está ayudando a los científicos a determinar cómo suena el proceso de los niños más jóvenes que conforman los bloques de construcción del lenguaje.
ANDREW HETHERINGTON
en Breve
Los primeros Ejercicios
La tecnología y los métodos de investigación del neurocientífico han comenzado a revelar, en el nivel más básico, lo que sucede en el cerebro cuando aprendemos algo nuevo.
Como estos estudios maduran, puede ser posible que un niño en edad preescolar o incluso a un niño a participar en ejercicios simples para asegurarse de que el niño está cognitivamente equipado para la escuela.
Si tiene éxito, este tipo de intervenciones podrían potencialmente tener un efecto enorme en las prácticas educativas, reduciendo drásticamente la incidencia de diversos problemas de aprendizaje. Pero los científicos, los educadores y los padres deben tener cuidado con afirmaciones exageradas para los métodos de entrenamiento cerebral que pretenden ayudar a los jóvenes, pero no han sido probados para trabajar.
Ocho meses de edad Lucas Kronmiller acaba de tener la superficie de la cabeza en gran parte sin pelo equipado con un tope de 128 electrodos. Un asistente de investigación frente a él está soplando frenéticamente burbujas para entretenerlo. Pero Lucas parece tranquilo y contenido. Ha, después de todo, ven aquí, al Laboratorio de Estudios de Infancia de la Universidad de Rutgers, en varias ocasiones desde que tenía apenas cuatro meses de edad, por lo que hoy no es nada inusual. Él-como más de 1000 otros jóvenes en los últimos 15 años, está ayudando abril A. Benasich y sus colegas para averiguar si, incluso en la edad más temprana, es posible determinar si un niño pasará a experimentar dificultades en el lenguaje que será un hándicap gravosa cuando primero entrar a la escuela primaria.
Benasich es uno de un grupo de investigadores que han estado empleando técnicas cerebro-grabación de comprender los procesos esenciales que subyacen en el aprendizaje. La nueva ciencia de la neuro busca respuestas a aquellas preguntas que siempre han dejado perplejos a los psicólogos cognitivos y pedagogos.
¿Cómo, por ejemplo, ¿la capacidad de un recién nacido para procesar sonidos e imágenes relacionadas con la capacidad del niño para aprender las letras y palabras unos años más tarde? ¿Qué significa la capacidad de un joven para mantenerse mentalmente enfocado en la educación preescolar para el éxito académico posterior? ¿Qué pueden hacer los educadores para fomentar las destrezas sociales de los niños también vitales en el aula? Tales estudios pueden complementar la riqueza de conocimientos establecidos por los programas de investigación psicológica y educativa.
También prometen ofrecer nuevas ideas, basadas en la ciencia del cerebro, para tomar mejores estudiantes y para la preparación de los bebés y niños pequeños para la lectura, escritura, aritmética, y la supervivencia en la compleja red social de la guardería y más allá. Gran parte de este trabajo se centra en los primeros años de vida y los primeros grados de la escuela primaria, ya que algunos estudios muestran que el cerebro es más capaz de cambiar en ese momento.
El Aha! instantáneo
Benasich estudia las anomalías en la forma en que los cerebros de los niños más pequeños perciben el sonido, un proceso cognitivo fundamental para la comprensión del lenguaje, lo que, a su vez, constituye la base de las habilidades de lectura y escritura. La ex enfermera, que más tarde obtuvo dos doctorados, se centra en lo que ella llama el aha! -un instante transición abrupta de la actividad eléctrica en el cerebro que indica que algo nuevo ha sido reconocida [ver "El Aha! Momento, "por Nessa Bryce].
Los investigadores en el laboratorio de Benasich en Newark, Nueva Jersey, exponen Lucas y otros infantes a los tonos de una determinada frecuencia y duración. A continuación, registrar un cambio en las señales eléctricas generadas en el cerebro cuando se reproduce una frecuencia diferente. Normalmente, el electroencefalograma (EEG) produce una fuerte oscilación en respuesta al cambio de indicación de que el cerebro esencialmente dice: "Sí, algo ha cambiado"; un retraso en el tiempo de respuesta a los diferentes tonos significa que el cerebro no ha detectado el nuevo sonido con la suficiente rapidez.
La investigación ha encontrado que este patrón de actividad eléctrica lenta a los seis meses puede predecir las cuestiones lingüísticas en tres a cinco años de edad. Las diferencias en la actividad que persisten en los niños pequeños y preescolares años pueden predecir problemas en el desarrollo de los circuitos cerebrales que procesa las rápidas transiciones que se producen durante la percepción de las unidades básicas del discurso. Si los niños no pueden oír o componentes del proceso del habla, digamos, un "da" o un "pa" -quickly suficiente como niños pequeños, pueden quedarse en "sondear" cartas escritas o sílabas en su cabeza, lo que más tarde podría impedir la fluidez en la lectura. Estos resultados ofrecen una confirmación más rigurosa de otras investigaciones por Benasich mostrando que los niños que se encuentran con problemas tempranos en la tramitación de estos sonidos prueban mal en las pruebas psicológicas del lenguaje ocho o nueve años más tarde.
Si Benasich y otros pueden diagnosticar problemas con el idioma de futuro en los lactantes, pueden ser capaces de corregirlos mediante la explotación de la plasticidad inherente al desarrollo cerebral de su capacidad para cambiar en respuesta a las nuevas experiencias. Pueden incluso ser capaz de mejorar el funcionamiento básico de un bebé cuyo cerebro se está desarrollando normalmente. "El momento más fácil para asegurarse de que el cerebro se está configurado de una manera que es óptimo para el aprendizaje puede ser en la primera parte del primer año", dice ella.
Juegos, incluso en la cuna, podría haber una respuesta. Benasich y su equipo han diseñado un juego de un partido que forma a un bebé para reaccionar a un cambio en el tono girando la cabeza o el paso de los ojos (detectados con un sensor de seguimiento). Cuando se produce el movimiento, un fragmento de vídeo se reproduce, una recompensa por buen esfuerzo.
En un estudio publicado en 2014 bebés que pasaron por esta formación detectado modulaciones diminutos dentro de los sonidos más rápido y con más precisión que hizo los niños que sólo escuchaban pasivamente o tenido ninguna exposición a los sonidos en absoluto. Sobre la base de esta investigación, Benasich cree que el juego ayuda a los niños con discapacidad en el procesamiento de estos sonidos para responder con mayor rapidez. Ella ahora está trabajando en un juego interactivo que podría entrenar infantes de percibir secuencias de sonidos rápidos.
El Sentido de los Números
Flexionar los músculos cognitivos temprano también puede ayudar a los bebés afinar las habilidades matemáticas rudimentarias. Stanislas Dehaene, neurocientífico del Instituto Nacional de Salud e Investigación Médica, es un líder en el campo de la cognición numérica que ha tratado de desarrollar formas de ayudar a los niños con dificultades tempranas de matemáticas. Los bebés tienen una cierta capacidad de reconocer los números desde el nacimiento. Cuando la habilidad no está en su lugar desde el principio, dice Dehaene, un niño puede más tarde tienen dificultades con la aritmética y las matemáticas avanzadas. Las intervenciones que construyen este "sentido numérico", como lo llama Dehaene, pueden ayudar al alumno lento evitar años de dificultad en la clase de matemáticas.
Esta línea de investigación contradice la del afamado psicólogo Jean Piaget, que sostenían que los cerebros de los bebés son pizarras en blanco o tabula rasa, cuando se trata de hacer cálculos en la cuna. Los niños, en vista de Piaget, tienen que desarrollar una idea básica de lo que es un número de años de interacción con los bloques, Cheerios u otros objetos. Con el tiempo aprenden que cuando los pequeños anillos de avena son empujados alrededor de una mesa, la ubicación es diferente, pero el número sigue siendo el mismo.
La comunidad de las neurociencias ha acumulado un cuerpo de investigación que muestra que los humanos y otros animales tienen un sentido numérico básico. Los bebés, por supuesto, no surgen de la matriz para realizar ecuaciones diferenciales en su cabeza. Pero los experimentos han encontrado que los niños van a llegar de forma rutinaria para la fila de M & Ms que tiene la mayoría de los caramelos. Y otras investigaciones han demostrado que incluso los bebés de sólo unos meses de edad comprenden tamaño relativo. Si ven cinco objetos que se esconden detrás de una pantalla y luego otros cinco añaden a la primera serie, que transmiten sorpresa si ven sólo cinco años cuando se retira la pantalla.
Los bebés también parecen haber nacido con otras habilidades matemáticas innatas. Además de ser estimadores campeón, también pueden distinguir números exactos, pero sólo hasta el número tres o cuatro. Dehaene fue instrumental en la localización de una región-un cerebro parte del lóbulo parietal (el surco intraparietal) números -donde están representados y cantidades aproximadas. (Ponga una mano en la parte posterior de la parte superior de su cabeza para localizar el lóbulo parietal.)
La capacidad para estimar el tamaño del grupo, que también existe en delfines, ratas, palomas, leones y monos, es probablemente una mano-me-down evolutivo que se requiere para medir si tu clan debe luchar o huir en la cara de un enemigo y para determinar qué árbol da la mayoría de la fruta para el picking. Dehaene, junto con lingüista Pierre Pica del Centro Nacional de Investigaciones Científicas de Francia y sus colegas, descubrió más evidencia de esta habilidad instintiva a través del trabajo con los indios Mundurukú en la Amazonia brasileña, una tribu que tiene sólo un léxico elemental para los números. Sus miembros adultos pueden saber si una matriz de puntos es más grande que otro, la realización de la tarea casi tan bien como grupo control francés hizo, pero la mayoría no son capaces de responder cuántos objetos se mantienen cuando se eliminan cuatro objetos de un grupo de seis.
Este sistema de aproximación es la piedra angular sobre la que se construyen las matemáticas más sofisticadas. Cualquier déficit en estas capacidades innatas puede significar un problema más adelante. A principios de 1990 Dehaene la hipótesis de que los niños a desarrollar su sistema de estimación aproximada interna para cálculos más sofisticados a medida que envejecen. De hecho, en los años transcurridos desde entonces, una serie de estudios han encontrado que la alteración de funcionamiento del sistema de estimación numérica primitiva en los jóvenes puede predecir que un niño va a un mal desempeño en las pruebas aritméticas y de logro de matemáticas estándar a partir de los años de primaria en adelante. "Nos damos cuenta ahora que el aprendizaje de un dominio, como la aritmética ha de fundarse en cierto conocimiento básico que ya está disponible en la infancia", dice Dehaene.
Resulta que la discalculia (el equivalente computacional de la dislexia), que se caracteriza por un retraso en las habilidades de cálculo, afecta del 3 al 7 por ciento de los niños. La discalculia ha recibido mucha menos atención por parte de los educadores que la dislexia tiene para la lectura-sin embargo, puede ser tan agobiante. "Ellos ganan menos, gastan menos, tienen más probabilidades de estar enfermo, es más probable que estar en problemas con la ley, y la necesidad de más ayuda en la escuela", señala un artículo de opinión que apareció en Science en mayo de 2011.
Al igual que con el lenguaje, la intervención temprana puede ayudar. Dehaene y su equipo diseñaron un simple juego de ordenador que esperan mejorar la capacidad matemática. Llamé al número de carreras, que ejerce estas habilidades básicas en los niños siete y cincuenta y seis años de edad. En una versión, los jugadores deben elegir la más grande de las dos cantidades de piezas de oro ante un oponente controlado por ordenador roba la mayor pila. El juego se adapta automáticamente a la habilidad del jugador, y en los niveles superiores el niño debe añadir o restar de oro antes de hacer una comparación para determinar el mayor pila. Si el niño gana, avanza hacia adelante una serie de medidas equivalentes a la de oro acaba de ganar. El primer jugador en llegar a la última etapa de las victorias de mesa de juego virtuales.
El software de código abierto, que ha sido traducido a ocho idiomas, no hace afirmaciones hiperbólicas sobre los beneficios de la formación del cerebro. Aún así, más de 20.000 docentes han descargado el software de un instituto de investigación con apoyo del gobierno de Finlandia. Hoy en día está siendo probado en varios estudios controlados para ver si se evita la discalculia y si ayuda a los niños sanos refuerzan su sentido numérico básico.
Obtener Ahold de usted mismo
Los fundamentos cognitivos de un buen aprendizaje dependen en gran medida de lo que los psicólogos llaman a la función ejecutiva, un término que abarca tales atributos cognitivos como la capacidad de estar atento, mantiene lo que acaba de haber visto u oído en el bloc de notas mental de la memoria de trabajo, y demorar la gratificación. Estas capacidades pueden predecir el éxito en la escuela e incluso en el mundo del trabajo. En 1972 un famoso experimento de Stanford University- "Aquí hay un malvavisco, y te voy a dar otro si usted no come éste hasta que yo vuelva" -showed la importancia de la función ejecutiva. Los niños que podían esperar, no importa lo mucho que querían que el convite, les fue mejor en la escuela y más tarde en la vida.
En el siglo 21 expertos han calentado a la idea de la función ejecutiva como una habilidad enseñable. Un currículo educativo llamado Herramientas de la Mente ha tenido éxito en algunos distritos escolares de bajos ingresos, donde los niños normalmente no les fue tan bien académicamente en comparación con los distritos de ingresos altos. El programa capacita a los niños para resistir las tentaciones y distracciones y practicar las tareas diseñadas para mejorar la memoria de trabajo y el pensamiento flexible.
En un ejemplo de una tarea de auto-regulación, un niño podría decirse a sí mismo en voz alta lo que debe hacer. Estas técnicas son potencialmente tan poderosa que en los centros de enseñanza superior, los economistas ahora contemplan medidas de política pública para mejorar el autocontrol como una forma de "mejorar la salud física y financiera de la población y reducir la tasa de criminalidad", remarcar los autores de un estudio que apareció en 2011 en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias de EE.UU..
Los resultados de los laboratorios de neurociencia han reforzado este punto de vista y han revelado que el tedio de la práctica para resistir malvaviscos metafóricas pueden no ser necesarios. El entrenamiento musical puede trabajar así. Haciéndose eco del Himno de Batalla de la Madre Tigre, los investigadores están descubriendo que la práctica asidua de instrumentos musicales puede dar una recompensa en las sombras de aula invocación de "tigre mamá" autor Amy Chua, que insistían en que sus hijas pasan horas interminables en el violín y piano . Tocar un instrumento puede mejorar la atención, la memoria de trabajo y el autocontrol.
Algunas de las investigaciones que proporciona los hallazgos provienen de un grupo de neurocientíficos liderados por Nina Kraus de la Universidad Northwestern. Kraus, jefe del Laboratorio de Neurociencia Auditiva allí, creció con un paisaje sonoro diverso en casa. Su madre, un músico clásico, habló con el neurocientífico futuro en su país natal, Italia, y Kraus aún toca el piano, la guitarra y la batería. "Me encanta, es una gran parte de mi vida", dice ella, aunque ella se considera "sólo un músico de corte."
Kraus ha utilizado registros de EEG para medir cómo el sistema nervioso codifica terreno de juego, el tiempo y el timbre de composiciones musicales, y si los cambios neuronales que resultan de la práctica de la música a mejorar las facultades cognitivas. Su laboratorio ha encontrado que el entrenamiento musical mejora la memoria de trabajo y, quizás lo más importante, que hace que los estudiantes mejores oyentes, lo que les permite extraer el habla de la atmósfera todo-talking-at-once que a veces prevalece en el aula.
Formación musical como tónico para el cerebro todavía está en su infancia, y una serie de preguntas siguen sin respuesta sobre exactamente qué tipo de práctica mejora la función ejecutiva: ¿Importa si usted juega el piano o la guitarra o si la música fue escrita por Mozart o los Beatles? Fundamentalmente, serán las clases de música ayudar a los estudiantes que tienen dificultades de aprendizaje o que vienen de los distritos escolares de bajos ingresos?
Pero Kraus señala que la evidencia anecdótica que sugiere el impacto de que el entrenamiento musical se extiende incluso a las clases académicas. El Proyecto Armonía ofrece educación musical para jóvenes de bajos ingresos en Los Ángeles. Decenas de estudiantes que participan en el proyecto se han graduado de la escuela secundaria y se han ido a la universidad, por lo general los primeros en su familia en hacerlo.
Kraus ha trabajado con el Proyecto Armonía y publicó un estudio en 2014 que mostró que los niños de uno de sus programas que se practica un instrumento musical durante dos años podrían procesar sonidos estrechamente ligado a las habilidades de lectura y lenguaje mejor que los niños que sólo lo hicieron por un año . Kraus es un defensor de la guitarra sobre juegos mentales. "Si los estudiantes tienen que elegir cómo pasar su tiempo entre un juego de ordenador que supuestamente aumenta la memoria o un instrumento musical, no hay duda, en mi mente, que uno es más beneficioso para el sistema nervioso", dice Kraus. "Si usted está tratando de copiar un cable de guitarra, tienes que tener en tu cabeza y trate de reproducir una y otra vez."
Alerta bombo
Como la investigación continúa sobre los mecanismos cerebrales subyacentes éxito en las "cuatro D", tres más tradicionales con la regulación de los impulsos de uno como el cuarto, muchos científicos involucrados con la neuro están tomando para evitar dolores overhyping las intervenciones que están probando. Ellos están dispuestos a traducir sus resultados en la asistencia práctica para los niños, pero también son conscientes de que la investigación aún tiene un largo camino por recorrer. Saben, también, que los profesores y los padres ya están bombardeados por una serie confusa de productos no probados para mejorar el aprendizaje y que algunas herramientas muy promocionado han sido decepcionantes.
En un ejemplo de ello, una pequeña industria se desarrolló hace varios años en torno a la idea de que sólo escuchar una sonata de Mozart podría hacer que un bebé más inteligente, una afirmación de que no pudo resistir el escrutinio adicional. La investigación de Kraus sugiere que para sacar una ventaja, hay que jugar en realidad un instrumento, el ejercicio de las áreas de procesamiento auditivo del cerebro: mientras más practiques, más su capacidad para distinguir las sutilezas de sonido desarrollarse. Escuchar por sí sola no es suficiente.
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Un preescolar Tune-up
Los científicos que pasan sus días dándole vueltas a las formas de onda del EEG y los patrones digitales complejos en imágenes de resonancia magnética se dan cuenta de que todavía no pueden ofrecer recetas a base de neurociencia definitivas para mejorar el aprendizaje. La obra, sin embargo, está dando lugar a una visión de lo que es posible, tal vez por la Generación Z o su progenie. Considere el punto de vista de Juan DE Gabrieli, profesor de neurociencia de participar en un programa de colaboración entre la Universidad de Harvard y el Instituto Tecnológico de Massachusetts. En un artículo de opinión en Science en 2009, Gabrieli conjeturó que los métodos de evaluación basados en el cerebro, finalmente, junto con las pruebas tradicionales, los antecedentes familiares y las pruebas genéticas, tal vez podrían detectar problemas de lectura a los seis años y permitir la intervención temprana intensiva que podrían eliminar muchos casos la dislexia entre los niños en edad escolar.
Un estudio ha encontrado que los EEG en niños de kinder predicen capacidad en quinto grado mejor que las medidas psicológicas estándar de lectura. Al someterse a monitorización cerebral combinado con métodos estándar, cada niño puede ser evaluado antes de entrar a la escuela y, en caso justificado, se da entrenamiento de recuperación basado en los hallazgos de que están llegando en la actualidad de los laboratorios de neurociencia. Si la visión de Gabrieli llega a pasar, la ciencia del cerebro puede imbuir a la noción de educación individualizada con un conjunto nuevo significado, una que consiste en la mejora de la capacidad de aprender, incluso antes de que un niño ponga un pie en el aula.
http://www.scientificamerican.com/article/how-to-build-a-better-learner1/?WT.mc_id=SA_Twitter
SOBRE EL AUTOR (S)
GARY Stix es editor senior de la revista Scientific American. Él escribe el blog Hablando Volver atScientificAmerican.com.
MÁS PARA EXPLORAR
Mente, Cerebro y Ciencias de la Educación. Tracey Tokuhama-Espinosa. WW Norton, 2010.
La maduración de los potenciales evocados auditivos de 6 a 48: Predicción a 3 y 4 años de la Lengua y de Habilidades Cognitivas. Naseem Choudhoury y abril A. Benasich en Neurofisiología Clínica, vol. 122, páginas 320-338; 2011.
El sentido de los números: Cómo la mente crea Matemáticas. Edición revisada. Stanislas Dehaene. Oxford University Press, 2011.
Laboratorio de Neurociencia Auditiva de Nina Kraus en la Universidad Northwestern: www.brainvolts.northwestern.edu
Vea un video de la investigación abril de A. Benasich: ScientificAmerican.com/article/benasich-baby-brains-signal-later-language-problems
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Comentarios
jjaburkeJanuary 3, 2015, 13:12
Tengo dos hijos. Han evolucionado en diferentes países y en diferentes idiomas. Son fluidez en Ruso, Inglés y Francés. No creo que ellos son niños excepcionales, a pesar de que son brillantes. Vamos a presentarles a una cuarta lengua; Yo no creo que haya ningún problema. No hicimos nada más que hablar con ellos en diferentes idiomas y las exponga a ambientes donde se hablan los idiomas.
¿Cómo se explica este desarrollo sin complicaciones?
JJAB
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jjaburkeJanuary 3, 2015, 13:15
Per mi post reciente, las edades son: hijo [8], la hija [11]. Vivimos en Europa en este momento. Es habitual que los niños en Europa, que viven en una zona Cosmopolitain, hablar al menos dos idiomas. ¿Por qué los estadounidenses tan diferentes?
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Greasse22January 23, 2015, 18:48
justo antes de que vi el cheque de 9,938 dólares, acepto que mi amigo hermanos recibía actualey tiempo parcial dinero de allí labtop. . hay amigo hermano ha estado haciendo esto por menos de veintidós meses, y resantly despejó las depts allí apartamento y compró a sí mismos un Citroën DS. vinculado aquí .................... http: //x.co/6FQ1F
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