Математика и её роль во всестороннем развитии мозга

МАТЕМАТИКА И ЕЕ РОЛЬ ВО ВСЕСТОРОННЕМ РАЗВИТИИ МОЗГА

«Дети должны знать: если задачу сложно решить, значит, мозг над ней работает»

Выполнил: Восковский Иван, 9Б класс

МАОУ лицей № 4 (ТМОЛ)

Научный руководитель:Кихтенко И.С.

Оглавление

• Введение
• Теоретическое обоснование
• Интересные факты
• Эмпирическое исследование
• Выводы

Введение

Математика является одним из самых важных и сложных предметов, изучаемых в учебных заведениях. Она требует от школьников и студентов не только понимания и применения различных математических концепций, но и развития определенных когнитивных умений и навыков. Изучение математики требует постоянной концентрации внимания и запоминания различных математических формул и теорем. Это стимулирует развитие рабочей памяти, которая отвечает за временное хранение информации и манипулирование ею.

Математика и развитие мозга

«Математика – царица наук, а арифметика – царица математики»

Немецкий математик Карл Гаусс

Математика позволяет человеку развить важные умственные качества, тренирует память и улучшает мышление.

Математика развивает у человека навык критического восприятия окружающего мира, желание и умение «копнуть глубже» и найти истину, понять причины и суть самых разных понятий и явлений.

Теоретическое обоснование

Ни для кого не секрет , что вычитание, сложение, умножение и деление чисел по-разному влияют на мозг . 

Например, во время сложения срабатывают одни нейроны, а во время вычитания — другие. При сложении и умножении задействуют механическое запоминание, а при вычитании и делении ему отводится меньшая роль, поэтому включаются иные механизмы. 

Давайте отдельно рассмотрим как некоторые математические операции влияют на мозг.

2+2=4

Сложение

Сложение чисел положительно влияет на мозг , так как способствует развитию математических навыков, в том числе умения удерживать цифры в голове и манипулировать ими. Регулярная практика сложения укрепляет способность эффективно работать с различными числами. 

2-1=1

Вычитание

Вычитание чисел влияет на мозг следующим образом: во время выполнения этого действия «включаются» другие нейроны, чем при сложении. 

Это выяснили исследователи из университетов Германии в 2022 году. Участников попросили решить ряд простых примеров, где нужно было складывать или вычитать. Учёные обнаружили, что во время сложения срабатывают одни нейроны, а во время вычитания – другие

4 : 2 = 2

Деление

Деление как математическая операция влияет на мозг следующим образом : при её выполнении задействуются иные механизмы, чем при сложении и умножении, так как при делении механическому запоминанию отводится меньшая роль

ИНТЕРЕСНЫЕ ФАКТЫ А вы знали, что изучение математики ….

• активизирует оба полушария мозга. Левое полушарие отвечает за логику и аналитическое мышление, а правое - за креативность и визуализацию, в том числе геометрические операции.
• активизирует оба полушария мозга. Левое полушарие отвечает за логику и аналитическое мышление, а правое - за креативность и визуализацию, в том числе геометрические операции.

• может защитить мозг от старения и дегенеративных заболеваний. Некоторые исследования показывают, что изучение точных наук может помочь улучшить когнитивные функции и предотвратить многие болезни

Теоретическое обоснование

Исследователи обнаружили, что продолжение изучения математики после 16 лет положительно влияет на развитие мозга. Исследователи из Оксфордского университета выявили, что подростки, которые углубленно изучали математические науки, имели более высокий уровень химического вещества в мозгу, важного для памяти, обучения и решения проблем.

Для участия в исследовании они набрали 87 учеников математического класса и после сканирования их мозга обнаружили, что у тех, кто продолжал заниматься математикой, был более высокий уровень гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК) в области, называемой префронтальной корой.

Теоретическое обоснование

Исследователи из Франции использовали функциональную магнитно-резонансную томографию (фМРТ) для сканирования мозга 15 профессиональных математиков и 15 нематематиков того же академического уровня.

Находясь в сканере, испытуемые прослушали серию из 72 математических утверждений высокого уровня, равномерно распределенных между алгеброй, анализом, геометрией и топологией, а также 18 нематематических утверждений высокого уровня (в основном исторических). У них было четыре секунды, чтобы поразмыслить над каждым предложением и определить, является ли оно истинным, ложным или бессмысленным.

Теоретическое обоснование

Исследователи обнаружили, что только у математиков прослушивание заявлений, связанных с математикой, активировало сеть, включающую ДВУСТОРОННИЕ ОБЛАСТИ МОЗГА . 

Эмпирическое исследование

Многочисленные исследования показывают, что занятия математикой влияют на работу мозга, стимулируя его развитие и вовлекая в работу все его отдела.

Т.е. образом целью настоящего исследования стало изучение активности мозга при выполнении математических операций.

Исследование проводилось на базе НПКФ «Медиком-МТД» с использованием специального оборудования для изучения мозга.

Эмпирическое исследование

Задачи проекта:

• Провести анализ литературы по вопросам влияния математики на работу человеческого мозга.
• Провести исследование по изучению активности мозга при выполнении математических операций.
• Сделать выводы.

ГИПОТЕЗА:

ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ МАТЕМАТИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ АКТИВНОСТЬ МОЗГА БУДЕТ МОЩНЕЕ, ЧЕМ ПРИ ПРОСТОЙ РАЗВЛЕКАТЕЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Эмпирическое исследование

Метод исследования: электроэнцефалограмма (ЭЭГ)

Электроэнцефалография (ЭЭГ)  — это метод исследования электрической активности мозга путём размещения электродов в определённых зонах на поверхности головы.

Процедура исследования:

• Регистрация мощности активности мозга при решении математических задач в уме
• Регистрация мощности активности мозга во время отдыха

Эмпирическое исследование

Математические задачи, использованные в исследовании:

1. Решить пример:

2. Решить задачу: Углы А и B треугольника ABC равны углам А 1 и B 1 треугольника A 1 B 1 C 1 соответственно. Известно, что АВ=4, АС=8, A 1 C 1 = 4 и B 1 C 1 = 3 . Найдите сумму периметров треугольников ABC и A 1 B 1 C 1

В

В1

С

А

С1

А1

3. Игральная кость брошена один раз. Какова вероятность, что выпало чётное число очков?

Эмпирическое исследование

Видео с процедуры исследования

Эмпирическое исследование

При решении математических задач и во время отдыха можно увидеть, что активность мозга была разной. Во время решения математических задач активность мозга росла. Это можно увидеть на рисунке в виде высокочастотных волн. В науке известно, что чем чаще(то есть чем выше частота) мозг продуцирует импульс, тем он активнее.

Эмпирическое исследование

Можно увидеть что рисунок разделен на две части. Справа показана активность мозга во время отдыха, а слева когда он работал. Заметно, что активность разная почти по всем параметрам. В левой части картинки можно увидеть показания многих датчиков, прикрепленных к голове. Почти все параметры изменились при смене деятельности

16

Эмпирическое исследование

Суммарная активность мозга на разных этапах исследования: при решении задач и во время отдыха

При решении различных задач на разные темы были задействованы различные части мозга.

При решение математических задач мозг работает активнее и всесторонее

Математика развивает мозг!

Выводы

ГИПОТЕЗА:

ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ МАТЕМАТИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ АКТИВНОСТЬ МОЗГА БУДЕТ МОЩНЕЕ, ЧЕМ ПРИ ПРОСТОЙ РАЗВЛЕКАТЕЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

ДОКАЗАНА

Список использованных источников

• Дубынин В. Мозг и его потребности: От питания до признания. – М. : Альпина нон-фикшн,2021. - 572с.
• Есири, М.М., Шанс, С.А. Когнитивный резерв, кортикальная пластичность и устойчивость к болезни Альцгеймера.  Терапия Альцгеймером  4, 7 (2012).  https://doi.org/10.1186/alzrt105
• Мозг. – М.: РИПОЛ классик, 2015.-160 с.
• https :// scientificrussia . ru / articles / fiziceskaa - i - umstvennaa - aktivnost - zalog - zdorova - mozga - intervu - s - akademikom - sergeem - illarioskinym
• https :// medaboutme . ru / articles / zachem _ nam _ uroki _ matematiki _ do _18_ let _ uchyenye _ o _ vliyanii _ nauki _ na _ mozg _ i _ budushchee _ detey /
• https://www.techinsider.ru/science/707253-izuchenie-matematiki-v-podrostkovom-vozraste-silno-vliyaet-na-razvitie-mozga/
• https/www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-9660915/Quitting-maths-age-16-affect-teens-BRAINS.html
• https://www.scientificamerican.com/article/how-does-a-mathematician-s-brain-differ-from-that-of-a-mere-mortal/