Ученые нашли причины проблем с математикой у детей

Ученые создали ИИ-модели мозга детей с проблемами в математике и обнаружили, что дело не в недостатке активности мозга, а в ее избытке.

Гипервозбудимость мозга мешает детям различать математические задачи / Источник: Freepik

Ученые под руководством профессора Винода Менона из Стэнфордского университета (США) использовали искусственный интеллект и функциональную магнитно-резонансную томографию (фМРТ), чтобы создать «цифровых близнецов» мозга реальных школьников.

В исследовании, опубликованном в Science Advances, участвовали 45 детей в возрасте от 7 до 9 лет, часть из которых имела диагностированные трудности в изучении математики. Пока дети решали простые задачи на сложение и вычитание, фМРТ регистрировала их мозговую активность. На основе этих данных нейросеть обучили имитировать не только поведение учеников при выполнении заданий, но и характер их нейронной активности.

В результате исследователи обнаружили, что у детей с трудностями в математике наблюдается повышенная нейронная активность в областях мозга, отвечающих за числовое мышление. Это состояние называют гипервозбудимостью. Оно приводит к феномену, который ученые обозначили как репрезентативное перекрытие — мозг реагирует на разные задачи почти одинаково, в результате чего затрудняется точное различение математических операций. Иными словами, ребенок словно теряется в информационном шуме своего же мозга.

Ученикам с трудностями требуется почти вдвое больше времени и тренировок, чтобы достичь уровня сверстников / Источник: Freepik

Ранее подобные процессы было крайне сложно изучать: для столь точного анализа нейронной активности требовалось бы внедрение электродов в мозг. Теперь же благодаря ИИ можно безопасно моделировать нейрофизиологию обучения и тестировать гипотезы на цифровых копиях мозга.

Цифровые близнецы показали, что ученикам с трудностями требуется почти вдвое больше времени и тренировок, чтобы достичь уровня сверстников. Однако они способны прийти к той же точности, просто иным путем.