Le abilità di sottrarre, addizionare, moltiplicare, dividere, scomporre sono abilità aritmetiche, questo è un elemento fondamentale nel curriculum scolastico per i bambini di tutto il mondo. Esistono grandi differenze individuali a livello sia comportamentale che di attivazione neuronale in questa competenza di base, anche in età adulta. D'altra parte, i deficit persistenti nell'apprendimento dell'aritmetica costituiscono il segno distintivo della discalculia, uno specifico disturbo dell'apprendimento del neurosviluppo che è caratterizzato da difficoltà di calcolo per tutta la vita che non sono semplicemente spiegate da disabilità intellettive, problemi sensoriali, disturbi mentali o neurologici o inadeguata istruzione.
Già prima dell'inizio dell'istruzione formale, i bambini usano il conteggio per risolvere somme semplici. Queste strategie di conteggio vengono inizialmente eseguite con uno strumento, come manipolatori o dita, ma progressivamente i bambini eseguono queste strategie senza ausili esterni (conteggio verbale). L'efficienza di queste strategie di conteggio aumenta rapidamente con l'aumentare dell'esperienza. L'uso ripetuto di queste routine per contare consente ai bambini di sviluppare associazioni tra problemi, risposte e fatti aritmetici, che sono memorizzati nella memoria a lungo termine. L'acquisizione dei fatti numerici è importante perché il recupero mnestico di questi è più efficiente e consuma meno memoria di lavoro rispetto alle procedure più impegnative e soggette a errori, come il conteggio attraverso ausili esterni. La disponibilità in memoria di fatti aritmetici consente anche ai bambini di usarli per scomporre le operazioni complesse in operazioni più semplici (7 + 8 =, 7 + 3 = 10, 10 + 5 = 15). Queste strategie di decomposizione si verificano solitamente in problemi con numeri più grandi (in genere quando incrociano la decina) e, quindi, nei calcoli a più cifre.
TEORIA DELLE ONDE SOVRAPPOSTE
Lo sviluppo e l'utilizzo di queste strategie non è un brusco passaggio da una modalità all'altra, ma piuttosto un cambiamento nelle distribuzioni di frequenza delle strategie utilizzate dai bambini, la cosiddetta teoria delle onde sovrapposte (Siegler, 1996). Questa teoria ipotizza che le strategie aritmetiche rimangano disponibili durante lo sviluppo, anche in età adulta, ma che la frequenza del loro uso cambi in diversi punti temporali, con strategie più efficienti (come il recupero dei fatti aritmetici) che diventano più dominanti. Questo cambiamento è anche accompagnato da cambiamenti nell'attività cerebrale, come vedremo di seguito. È interessante notare che simili cambiamenti di strategia sono stati documentati nell'apprendimento di altri settori accademici come ad esempio, nella lettura delle parole, i bambini si spostano verso una maggiore dipendenza ad un efficace riconoscimento ortografico diretto associato a una minore dipendenza dalla decodifica fonologica.
NUMERICAL MAGNITUDES
L'acquisizione di queste strategie è supportata da ulteriori competenze cognitive che possono essere caratterizzate come specifiche del dominio aritmetico, vale a dire specificamente rilevanti per l'apprendimento dell'aritmetica ma non per altre abilità scolastiche. Un fattore specifico del dominio che ha ricevuto molta attenzione negli studi sulle differenze individuali nell'aritmetica è la capacità di elaborare numerical magnitudes. Ricercatori hanno scoperto che in particolare la capacità di elaborare magnitudini numeriche simboliche è collegata in modo univoco, trasversalmente e predittivo, all'uso della strategia aritmetica dei bambini e alla loro crescente dipendenza dal recupero dei fatti matematici. Queste associazioni non si limitano all'addizione e alla sottrazione, ma sono anche osservate nella moltiplicazione mentre per la divisione la ricerca non ha ancora avuto gli effetti sperati. Il fatto che l'elaborazione simbolica della magnitudine numerica sia la chiave dello sviluppo aritmetico è stato collegato all'osservazione che il solco intraparietale (IPS) è costantemente attivo ogni volta che le persone calcolano, è stato quindi suggerito che la struttura atipica IPS possa essere l'origine neurale della discalculia.
STRUTTURE GENERALI DEL DOMINIO
I compiti aritmetici in genere reclutano un ampio insieme di regioni bilaterali tra cui la corteccia prefrontale dorsolaterale (DLPFC) e prefrontale ventrolaterale (VLPFC), il cingolato anteriore (ACC), la corteccia temporo-parietale (angolare (AG) e il sovramarginale (SMG)) corteccia occipito-ventrale (incluso il giro fusiforme (FG)) e il lobo temporale mediale. Ciò suggerisce anche il coinvolgimento di processi generali di dominio e studi comportamentali hanno già confermato che la memoria di lavoro, le funzioni esecutive, il controllo delle interferenze, l'elaborazione fonologica e il recupero dalla memoria a lungo termine sono collegati in modo univoco alle differenze individuali nell'aritmetica.
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