Pela primeira vez, os cientistas têm traçado os processos cerebrais que ocorrem durante a aprendizagem de conceitos técnicos. Os resultados revelam como novos conhecimentos técnicos são construídos no cérebro durante o curso de diferentes estágios de aprendizagem. Os resultados prefiguram a capacidade de avaliar a eficácia da instrução e da eficiência da aprendizagem monitorando as mudanças no cérebro.
Mente e Célebro
Cientistas descobrem como o célebro aprende a maneira como as coisas funcionam
Quando você aprende um novo conceito técnico, algo acontece em seu cérebro, mas exatamente o que tem sido um mistério até agora.
Pela primeira vez, os cientistas da Universidade Carnegie Mellon traçaram os processos cerebrais que ocorrem durante a aprendizagem de conceitos técnicos. Publicado em NeuroImage , os resultados revelam como novos conhecimentos técnicos é construído no cérebro durante o curso de diferentes estágios de aprendizagem. Os resultados prefiguram a capacidade de avaliar a eficácia da instrução e da eficiência da aprendizagem monitorando as mudanças no cérebro.
"Este estudo produz uma teoria inicial, baseada no cérebro, da aprendizagem de sistemas mecânicos que podem estar relacionados com os métodos de instrução e os processos cognitivos resultantes que fundamentam a aprendizagem da ciência. Será possível avaliar se algumas seqüências instrucionais conduzem a resultados cerebrais melhores ou mais experientes do que outras seqüências.
Isso permitirá que os instrutores "ensinem ao cérebro" em vez de "ensinar ao teste", disse Marcel Just , professor de Psicologia da Universidade de Hebb na Faculdade Dietrich de Ciências Humanas e Sociais.
Just e seu colega da CMU, Robert Mason , o principal autor do estudo, examinaram os cérebros de 16 adultos saudáveis ??quando aprenderam pela primeira vez como funcionam quatro sistemas mecânicos comuns. Enquanto dentro do scanner de cérebro, os participantes foram mostrados uma série de imagens, diagramas e texto que descreveu o funcionamento interno de uma balança de banheiro, extintor de incêndio, sistema de travagem de automóveis e trompete.
A seqüência de explicação permitiu aos pesquisadores examinar os estados cerebrais dos participantes após cada etapa de aprendizado. Por exemplo, a balança de banheiro foi apresentada com um diagrama esquemático e descrição: "Uma balança de banheiro é constituída por uma alavanca, uma mola, uma catraca e um mostrador.
"Então, a operação da escala foi descrita em um conjunto de explicações causais tais como Como, "O peso da pessoa exerce uma força para baixo em uma alavanca. A alavanca puxa uma mola para baixo na proporção do peso."
As partes relevantes do desenho esquemático foram destacadas com cada frase de explicação.
Just e Mason foram capazes de usar as imagens fMRI para seguir como cada novo conceito fez o seu caminho a partir de palavras e imagens para representações neurais sobre muitas regiões do cérebro.
Curiosamente, eles descobriram que as representações neurais evoluíram através de várias etapas, com cada fase envolvendo diferentes partes do cérebro que desempenham papéis diferentes.
Inicialmente, os sistemas mecânicos foram representados principalmente visualmente, em termos de sua disposição física.
Nos estádios intermediários, os alunos usaram animação mental, imaginando o movimento dos componentes mecânicos para inferir como interagiam numa cadeia causal, envolvendo uma rede corticalmente diversa de regiões parietais, temporais e frontais.
Ao final da instrução, os participantes imaginavam como uma pessoa (provavelmente eles mesmos) interagiriria com o sistema,
"Neuroimagem permite-nos investigar não apenas o estado final, mas também os estados intermédios do cérebro durante a aprendizagem", disse Mason, um sênior psicólogo de pesquisa e membro do Centro de Neural Base de Cognição (CNBC).
"Depois de aprender uma força aplicada a um fluido fechado está envolvido no funcionamento dos freios de um carro, e você também aprender como uma força aplicada a um fluido fechado está envolvido no funcionamento de um extintor de incêndio, as representações cerebrais destes dois muito Sistemas diferentes aumentam sua similaridade entre si.
Isso fornece evidências de que a instrução apropriada pode trazer à tona a compreensão fundamental de como as coisas funcionam em um nível profundo. No futuro,
Esta nova pesquisa combina ciência do cérebro e inovação instrucional, duas das iniciativas universitárias de Carnegie Mellon. Como o berço da inteligência artificial e psicologia cognitiva, Carnegie Mellon tem sido um líder no estudo do cérebro e do comportamento por mais de 50 anos.
A universidade criou alguns dos primeiros tutores cognitivos, ajudou a desenvolver o Watson vencedor do Jeopardy, fundou um programa de doutorado inovador em computação neural e completou o trabalho de ponta na compreensão da genética do autismo.
Com base em seus pontos fortes em biologia, informática, psicologia, estatística e engenharia, CMU lançou recentemente BrainHub SM , uma iniciativa global que incide sobre como a estrutura ea atividade do cérebro dar origem a comportamentos complexos.
"Este estudo produz uma teoria inicial, baseada no cérebro, da aprendizagem de sistemas mecânicos que podem estar relacionados com os métodos de instrução e os processos cognitivos resultantes que fundamentam a aprendizagem da ciência. Será possível avaliar se algumas seqüências instrucionais conduzem a resultados cerebrais melhores ou mais experientes do que outras seqüências.
Isso permitirá que os instrutores "ensinem ao cérebro" em vez de "ensinar ao teste", disse Marcel Just , professor de Psicologia da Universidade de Hebb na Faculdade Dietrich de Ciências Humanas e Sociais.
Just e seu colega da CMU, Robert Mason , o principal autor do estudo, examinaram os cérebros de 16 adultos saudáveis ??quando aprenderam pela primeira vez como funcionam quatro sistemas mecânicos comuns. Enquanto dentro do scanner de cérebro, os participantes foram mostrados uma série de imagens, diagramas e texto que descreveu o funcionamento interno de uma balança de banheiro, extintor de incêndio, sistema de travagem de automóveis e trompete.
A seqüência de explicação permitiu aos pesquisadores examinar os estados cerebrais dos participantes após cada etapa de aprendizado. Por exemplo, a balança de banheiro foi apresentada com um diagrama esquemático e descrição: "Uma balança de banheiro é constituída por uma alavanca, uma mola, uma catraca e um mostrador.
"Então, a operação da escala foi descrita em um conjunto de explicações causais tais como Como, "O peso da pessoa exerce uma força para baixo em uma alavanca. A alavanca puxa uma mola para baixo na proporção do peso."
As partes relevantes do desenho esquemático foram destacadas com cada frase de explicação.
Just e Mason foram capazes de usar as imagens fMRI para seguir como cada novo conceito fez o seu caminho a partir de palavras e imagens para representações neurais sobre muitas regiões do cérebro.
Curiosamente, eles descobriram que as representações neurais evoluíram através de várias etapas, com cada fase envolvendo diferentes partes do cérebro que desempenham papéis diferentes.
Inicialmente, os sistemas mecânicos foram representados principalmente visualmente, em termos de sua disposição física.
Nos estádios intermediários, os alunos usaram animação mental, imaginando o movimento dos componentes mecânicos para inferir como interagiam numa cadeia causal, envolvendo uma rede corticalmente diversa de regiões parietais, temporais e frontais.
Ao final da instrução, os participantes imaginavam como uma pessoa (provavelmente eles mesmos) interagiriria com o sistema,
"Neuroimagem permite-nos investigar não apenas o estado final, mas também os estados intermédios do cérebro durante a aprendizagem", disse Mason, um sênior psicólogo de pesquisa e membro do Centro de Neural Base de Cognição (CNBC).
"Depois de aprender uma força aplicada a um fluido fechado está envolvido no funcionamento dos freios de um carro, e você também aprender como uma força aplicada a um fluido fechado está envolvido no funcionamento de um extintor de incêndio, as representações cerebrais destes dois muito Sistemas diferentes aumentam sua similaridade entre si.
Isso fornece evidências de que a instrução apropriada pode trazer à tona a compreensão fundamental de como as coisas funcionam em um nível profundo. No futuro,
Esta nova pesquisa combina ciência do cérebro e inovação instrucional, duas das iniciativas universitárias de Carnegie Mellon. Como o berço da inteligência artificial e psicologia cognitiva, Carnegie Mellon tem sido um líder no estudo do cérebro e do comportamento por mais de 50 anos.
A universidade criou alguns dos primeiros tutores cognitivos, ajudou a desenvolver o Watson vencedor do Jeopardy, fundou um programa de doutorado inovador em computação neural e completou o trabalho de ponta na compreensão da genética do autismo.
Com base em seus pontos fortes em biologia, informática, psicologia, estatística e engenharia, CMU lançou recentemente BrainHub SM , uma iniciativa global que incide sobre como a estrutura ea atividade do cérebro dar origem a comportamentos complexos.
Referência de informação site: Carnegie Mellon University , Artigo: Teaching science to the brain: Carnegie mellon scientists discover how the brain learns the way things work
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