Глутамат и ГАМК в мозге имеют обратную связь с математическими способностями, которые меняются в процессе развития.
Нейромедиаторы ГАМК и глутамат выполняют взаимодополняющие роли - ГАМК подавляет нейроны, а глутамат делает их более активными. Исследователи под руководством Роя Коэн Кадош и Джорджа Захаропулоса из Оксфордского университета показывают, что уровни этих двух нейротрансмиттеров во внутритеменной борозде мозга могут предсказать математические способности.
Исследование также показало, что отношения между двумя нейротрансмиттерами и беглостью арифметических операций менялись по мере того, как дети превращались во взрослых.
Считается, что уровни возбуждения/торможения мозга связаны с обучением, особенно в критические периоды. Однако мало что известно о том, как они связаны со сложным обучением, которое может длиться десятилетия.
Чтобы решить эту проблему, исследователи измерили уровни ГАМК и глутамата у 255 человек, от 6-летних детей до студентов университетов. Участники также прошли два теста на успеваемость по математике, и их результаты по арифметическим задачам коррелировали с уровнями ГАМК и глутамата.
Сканирование было выполнено как во время Time1, так и во время Time2 (примерно через 1,5 года) в каждой из 5 возрастных групп (6 лет, 10 лет, 14 лет, 16 лет и 18+ лет). Фото: Zacharopoulos G, et al., 2021, PLOS Biology, CC-BY 4.0
Команда обнаружила, что среди молодых людей более высокие уровни ГАМК в левой внутритеменной борозде мозга (складка в верхней, левой, задней части мозга) были связаны с большей беглостью математических расчетов, в то время как для глутамата верно обратное. У взрослых результаты были почти противоположными; низкие концентрации ГАМК были связаны с большей беглостью математических расчетов, и опять же, обратное верно для глутамата.
Поскольку участников тестировали дважды с разницей в 1,5 года, исследователи также смогли показать, что уровни нейротрансмиттеров во время первого теста могут предсказать математические достижения на более поздний срок.
Многое из того, что мы знаем о ГАМК, глутамате и обучении, получено в результате экспериментов на грызунах в лаборатории, которые ничего не могут сказать напрямую о естественных школьных навыках, таких как математика, которые развиваются с течением времени. Это лонгитюдное исследование на людях поможет исследователям лучше понять взаимосвязь между обучением и пластичностью мозга, особенно в критические периоды, которые могут длиться годами.
Коэн Кадош добавляет: «Наше открытие переключателей развития в связи между ГАМК и глутаматом и академическими достижениями подчеркивает общий, неизвестный принцип пластичности. В отличие от предыдущих исследований на людях или животных, которые фокусировались на более узких стадиях развития, наше поперечно-продольное исследование предполагает, что связь между пластичностью и возбуждением и торможением мозга на разных стадиях вряд ли будет неизменной».
«Наши результаты также имеют важное значение для разработки программ вмешательства на основе мозга, которые мы надеемся изучить в будущем».
Исследование было опубликовано недавно в журнале PLOS Biology.
Источник: SciTechDaily
