Οι Δάσκαλοι είναι μηχανικοί του εγκεφάλου: Μελέτη δείχνει πώς η εντατική διδασκαλία αλλάζει τα εγκεφαλικά κυκλώματα σε αναγνώστες με προβλήματα

Είναι τα πρώτα χρόνια που ο εγκέφαλος αναπτύσσεται περισσότερο, σχηματίζοντας νευρωνικές συνδέσεις που ανοίγουν το δρόμο για το πώς ένα παιδί – και ενδεχομένως ο ενήλικας – θα εκφράσει συναισθήματα, θα αρχίσει να ασχολείται με μια εργασία και θα μάθει νέες δεξιότητες και έννοιες. Οι επιστήμονες έχουν ακόμη θεωρητικοποιήσει ότι η ανατομική δομή των νευρωνικών συνδέσεων σχηματίζει τη βάση για το πώς τα παιδιά προσδιορίζουν γράμματα και αναγνωρίζουν λέξεις. Με άλλα λόγια, η αρχιτεκτονική του εγκεφάλου μπορεί να προκαθορίσει ποιος θα έχει προβλήματα με το διάβασμα, συμπεριλαμβανομένων των παιδιών με δυσλεξία. Μια νέα μελέτη του Πανεπιστημίου της Washington (UW), όμως, βρίσκει ότι η διδασκαλία μπορεί αυτό να το αλλάξει.

Χρησιμοποιώντας μετρήσεις MRI των νευρωνικών συνδέσεων του εγκεφάλου, ή της «λευκής ουσίας», οι ερευνητές του UW έδειξαν ότι, σε αναγνώστες που δυσκολεύονται, το νευρωνικό κύκλωμα ενισχύθηκε – και η αναγνωστική τους ικανότητα βελτιώθηκε – μετά από ένα εξειδικευμένο πρόγραμμα διδασκαλίας, μόλις οκτώ εβδομάδων. Η μελέτη, που δημοσιεύθηκε 8 Ιουνίου στο Nature Communications, είναι η πρώτη που μετράει λευκή ύλη κατά τη διάρκεια μιας εντατικής εκπαιδευτικής παρέμβασης και συνδέει την μάθηση των παιδιών με την ευελιξία του εγκεφάλου τους.

«Η διαδικασία της εκπαίδευσης ενός παιδιού είναι που αλλάζει φυσικώς τον εγκέφαλο», είπε ο Jason Yeatman, επίκουρος καθηγητής τόσο στο Τμήμα των Επιστημών Λόγου και Ακοής, όσο και στο Ινστιτούτο για τις Επιστήμες Μάθησης και Εγκεφάλου (I-LABS). «Μπορέσαμε να ανιχνεύσουμε αλλαγές σε συνδέσεις του εγκεφάλου μέσα σε μόνο λίγες εβδομάδες από την αρχή προγράμματος παρέμβασης. Είναι υποτιμημένο το γεγονός ότι οι δάσκαλοι είναι μηχανικοί του εγκεφάλου που βοηθούν τα παιδιά να οικοδομήσουν νέα εγκεφαλικά κυκλώματα για σημαντικές ακαδημαϊκές δεξιότητες, όπως το διάβασμα».

Η μελέτη εστίασε σε τρεις περιοχές της λευκής ουσίας – περιοχές πλούσιες σε νευρωνικές συνδέσεις – που συνδέουν περιοχές του εγκεφάλου που εμπλέκονται στη γλώσσα και την όραση. «Τείνουμε να θεωρούμε ότι οι συνδέσεις αυτές είναι σταθερές», είπε η επίσης συγγραφέας Elizabeth Huber, μεταδιδακτορική ερευνήτρια στο UW. «Στην πραγματικότητα, διάφορες εμπειρίες μπορούν να σχηματοποιήσουν τον εγκέφαλο με δραματικούς τρόπους κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης».

Μετά από οκτώ εβδομάδες εντατικής διδασκαλίας στους συμμετέχοντες στην έρευνα, που δυσκολεύονταν με την ανάγνωση, δυο από αυτές τις τρεις περιοχές έδειξαν στοιχεία δομικών αλλαγών – μια μεγαλύτερη πυκνότητα της λευκής ουσίας και περισσότερο οργανωμένη «καλωδίωση». Αυτή η πλαστικότητα δείχνει ότι οι αλλαγές επήλθαν από το περιβάλλον, δείχνοντας επίσης ότι οι περιοχές αυτές δεν είναι εγγενώς ανελαστικές δομές. Αναδιοργανώνονται σε απάντηση στις εμπειρίες που έχουν τα παιδιά στην τάξη.

Η δυσλεξία, μια μαθησιακή διαταραχή που επηρεάζει την ικανότητα κάποιου να διαβάζει και να γράφει ορθά λέξεις, είναι η πιο κοινή σχετιζόμενη με τη γλώσσα μαθησιακή διαταραχή. Αν και οι εκτιμήσεις ποικίλουν, μεταξύ 10% και 20% του πληθυσμού έχει κάποια μορφή δυσλεξίας. Δεν υπάρχει γρήγορη και απλή θεραπεία και χωρίς παρέμβαση, παιδιά με δυσλεξία τείνουν να δυσκολεύονται στο σχολείο καθώς η ανάγκη για γραφή και ανάγνωση αυξάνει με το χρόνο. Ο Yeatman, ο οποίος ξεκίνησε το Εργαστήριο Ανάπτυξης του Εγκεφάλου και Εκπαίδευσης στο I-LABS διεξήγαγε τη μελέτη κατά τη διάρκεια των καλοκαιριών του 2016 και το 2017, όταν ένας ολικός αριθμός 24 παιδιών, ηλικιών 7 μέχρι 12 ετών, συμμετείχαν σε ένα πρόγραμμα παρέμβασης στην ανάγνωση. Οι γονείς των συμμετεχόντων είχαν αναφέρει ότι τα παιδιά τους είτε δυσκολεύονταν με το διάβασμα ή είχαν διαγνωσθεί με δυσλεξία.

Κατά τη διάρκεια οκτώ εβδομάδων, τα παιδιά έλαβαν ένα προς ένα οδηγίες για τέσσερις ώρες την ημέρα, πέντε ημέρες την εβδομάδα. Έκαναν μια σειρά από τεστ ανάγνωσης πριν και μετά τη παρακολούθηση του προγράμματος και υποβλήθηκαν σε τέσσερις σαρώσεις MRI και συνεδρίες συμπεριφορικής αξιολόγησης στην αρχή, στη μέση και στο τέλος της περιόδου των οκτώ εβδομάδων. Μια ομάδα ελέγχου 19 παιδιών με μίγμα επιπέδων δεξιότητας ανάγνωσης συμμετείχε στο MRI και στις συμπεριφορικές συνεδρίες, όμως δεν έλαβαν την παρέμβαση στην ανάγνωση.

Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μετρήσεις απεικόνισης διάχυσης (diffusion MRI) για να προσδιορίσουν την πυκνότητα των τριών περιοχών της λευκής ουσίας – περιοχές που περιέχουν νευρικές ίνες και συνδέουν διαφορετικά εξειδικευμένα κυκλώματα επεξεργασίας μεταξύ τους. Ειδικότερα, εξέτασαν το ρυθμό με τον οποίο διαχέεται το νερό μέσα στη λευκή ουσία: Μια πτώση στο ρυθμό της διάχυσης δείχνει ότι έχει σχηματιστεί επιπρόσθετος ιστός, ο οποίος επιτρέπει την πληροφορία να μεταφέρεται ταχύτερα και ευκολότερα.

Η ανάλυση εστίασε στην αριστερή τοξοειδή δεσμίδα (στην εικόνα εγκεφάλου του κειμένου με πράσινο χρώμα), που συνδέει περιοχές όπου επεξεργάζονται γλώσσα και ήχοι. Η αριστερή κατώτερη διαμήκης δεσμίδα (μπλε), όπου οπτικά εισιόντα, όπως τα γράμματα σε μια σελίδα, μεταφέρονται σε όλο τον εγκέφαλο και στις πίσω συνδέσεις του μεσολοβίου (ροζ), που συνδέουν τα δυο ημισφαίρια του εγκεφάλου.

Υποκείμενα της ομάδας ελέγχου δεν έδειξαν αλλαγές στους ρυθμούς διάχυσης ή στη δομή μεταξύ των μετρήσεων MRI. Όμως για τα υποκείμενα που έλαβαν μέρος στο πρόγραμμα διδασκαλίας, οι δεξιότητες ανάγνωσης βελτιώθηκαν κατά μέσο όρο επιπέδου μιας πλήρους βαθμίδας. Στην πλειονότητα αυτών των υποκειμένων, οι ρυθμοί διάχυσης μειώθηκαν στην τοξοειδή και την κατώτερη διαμήκη δεσμίδα. Για τα λίγα παιδιά που δεν έδειξαν σημαντική πτώση στη διάχυση από το MRI, ο Yeatman είπε ότι θα μπορούσαν να συνδυάζονται οι διαφορές στις ατομικές ικανότητες για την πλαστικότητα του εγκεφάλου, στην ηλικία των συμμετεχόντων (νεότεροι εγκέφαλοι μπορεί να είναι περισσότερο επιρρεπείς στο να αλλάξουν από ότι οι ελαφρά μεγαλύτεροι) ή άλλοι παράγοντες.

Οι συνδέσεις του μεσολοβίου δεν έδειξαν αλλαγές μεταξύ των δυο ομάδων (αυτής που δέχθηκε την παρέμβαση και του ελέγχου), αποτελέσματα που υποστηρίζει προηγούμενη έρευνα που υποστηρίζει ότι αυτή η δομή, αν και είναι σχετική με την εκμάθηση ανάγνωσης, μπορεί ήδη να είναι ώριμη και σταθερή από την ηλικία των 7 ετών, είπε ο Yeatman. Το τι είδους ιστός δημιουργήθηκε μεταξύ των συμμετεχόντων στο πρόγραμμα ανάγνωσης είναι πιθανό να αποτελέσει το θέμα μελλοντικής μελέτης, είπαν οι συγγραφείς. Για παράδειγμα, οι μετρήσεις να ανιχνευτούν αυξημένες στον αριθμό ή στο μέγεθος ορισμένων τύπων κυττάρων που βοηθούν στη θρέψη και τη διατήρηση της λευκής ουσίας, ή στην επιπρόσθετη μόνωση στις υπάρχουσες νευρωνικές συνδέσεις, είπε η Huber. Η πρόκληση με τα δεδομένα της απεικόνισης, επισήμανε ο Yeatman, είναι ότι αντανακλούν μια έμμεση μέτρηση – όχι μια πρακτική-διαδραστική εξέταση του εγκεφάλου.

Όμως η δομή αυτού του πειράματος υπογραμμίζει τη σημαντικότητα των ευρημάτων, πρόσθεσε: Τα παιδιά συμμετείχαν σε μια στενά ελεγχόμενη, βραχυχρόνια εκπαιδευτική παρέμβαση, με μετρήσιμη, αναγνωρίσιμη αύξηση του εγκεφαλικού ιστού από την αρχή μέχρι το τέλος. «Πολλά από αυτά που γνωρίζουμε για την πλαστικότητα του εγκεφάλου προέρχονται από έρευνα που έγινε σε ζώα», ανέφερε ο Yeatman. «Η ομορφιά των εκπαιδευτικών παρεμβάσεων είναι ότι παρέχουν ένα μέσο να μελετηθούν βασικές ερωτήσεις σχετικά με τη σύνδεση των παιδικών εμπειριών, την εγκεφαλική πλαστικότητα και τη μάθηση, όλα ενώ δίνεται στα παιδιά επιπλέον βοήθεια στην ανάγνωση.

Ο Yeatman θεωρεί ότι τα ευρήματα μπορεί να επεκταθούν στα σχολεία. Οι δάσκαλοι έχουν τη δυνατότητα να αναπτύσσουν τους εγκεφάλους των σπουδαστών τους, ανεξάρτητα του εάν έχουν τους πόρους να παρέχουν εξατομικευμένη διδασκαλία για κάθε μαθητή στις τάξεις τους. «Ενώ πολλοί γονείς και δάσκαλοι μπορεί να ανησυχούν ότι η δυσλεξία είναι μόνιμη, αντανακλώντας εγγενή ελλείμματα στον εγκέφαλο, τα ευρήματα αυτά δείχνουν ότι στοχευμένα, εντατικά προγράμματα ανάγνωσης όχι μόνον οδηγούν σε ουσιαστικές βελτιώσεις στις δεξιότητες ανάγνωσης, αλλά επίσης αλλάζουν την υποκείμενη καλωδίωση στο κύκλωμα ανάγνωσης του εγκεφάλου», αναφέρει ο Yeatman.