Cercetările lui Mark Rosenzweig au deschis un nou front de discuții referitoare la baza neurobiologică a comportamentului și la influența mediului – pe baza experimentelor desfășurate de Rosenzweig în 1958, Marian Diamond a examinat diferențele dintre creierele de șobolan crescuți în medii diferite din punct de vedere al solicitării cerebrale. A constatat că numărul dendritelor și cel al sinapselor este mult mai mare în cazul animalelor crescute în medii solicitante comparativ cu cele crescute în medii care le solicitau puțin sau deloc. Ulterior, s-a dovedit că mediile considerate solicitante pentru șobolani, construite artificial, în laborator, erau, de fapt, copii ale celor naturale (de exemplu, rețelele de canalizare) și că dezvoltarea cerebrală este favorizată mai degrabă de mediile normale decât de cele îmbogățite în stimuli. Această concluzie nu a pus capăt, însă, dezvoltării unei industrii extrem de profitabile dedicată antrenării părinților și profesorilor în configurarea de medii „îmbogățite”…

William Greenough studiază modul în care experiențele de fiecare zi influențează atât creierul în dezvoltare cât și pe cel matur. Cercetările sale se concentrează asupra mecanismelor celulare care susțin învățarea și memoria precum și alte procese cerebrale de stocare a informației.

Principala proprietate care permite desfășurarea proceselor cerebrale este plasticitatea, capacitatea creierului de a-și reorganiza rețelele neuronale, de a se adapta influențelor mediului și schimbărilor survenite în urma unei experiențe. Neuroplasticitatea se manifestă la mai multe niveluri – de la cel celular, unde se produc schimbări consecutive învățării, la cel al hărților corticale, care se schimbă în urma unor stimuli de o anumită natură și intensitate. Rolul neuroplasticității este fundamental în dezvoltare, învățare, memorie și refacere după leziuni cerebrale. În secolul XX, majoritatea specialiștilor în neuroștiințe considerau că, după o așa-numită perioadă critică, ce aparține copilăriei timpurii, structura cerebrală nu se mai schimbă. Ultimele studii au arătat, însă, că creierul se schimbă și în timpul perioadei adulte. Ideea imutabilității cerebrale provine din studiile realizate de Hubel și Wiesel, care au demonstrat că, după perioada critică, coloanele de dominanță oculară din aria vizuală neocorticală profundă nu se mai schimbă. Studiile au fost extrapolate asupra zonelor care se ocupă de limbaj, rezultatul sugerând imutabilitatea căilor senzoriale după perioada critică. Ulterior s-a demonstrat că schimbările survenite în mediu pot influența comportamentul și cunoașterea prin modificarea conexiunilor dintre neuroni prin neurogeneză în hipocamp și în alte zone cerebrale, inclusiv cerebelul.

După zeci de ani de cercetări, s-a demonstrat că la nivelul celor mai profunde zone de procesare neocorticală au loc schimbări dramatice, care pot influența activarea neuronală ca răspuns la experiență, iar aceste schimbări se produc atât la nivel anatomic (structura cerebrală), cât și fiziologic (organizare funcțională). Se încearcă acum o reconciliere între studiile referitoare la perioada critică, ce demonstrau imutabilitatea creierului după o anumită perioadă de dezvoltare, și crecetările recente, care arată că creierul se schimbă.

Mediile care solicită creierul reprezintă astăzi un subiect intens dezbătut, deoarece nu s-a ajuns la un consens în ce privește terminologia – un mediu solicitant pentru o persoană poate să nu fie solicitant pentru alta. Sunt de remarcat, însă, atenția care se acordă acestui subiect încă din anii ’60 ai secolului trecut, precum și inițiativele la nivel academic pentru crearea unor condiții cât mai potrivite învățării.

S-a luat în discuție și rolul emoțiilor în învățare – studiile de neuroimagistică realizate pe nucleii amigdalieni demonstrează că emoțiile influențează nu numai maniera în care învățăm, ci și ce și de ce învățăm. În actul educațional este imperios necesar să se țină seama de faptul că emoțiile influențează deciziile care, la rândul lor, sunt fundamentale în procesul învățării.

La sfârșitul anilor ’70, Michael Gazzaniga a publicat Neuropsychology: Handbook of Behavioral Neurobiology (Neuropsihologie: manual de neurobiologie comportamentală), iar Michael Posner promova integrarea neuroșiințelor și a psihologiei în beneficiul înțelegerii învățării într-o manieră holistică, contribuția celor doi la aplicarea rezultatelor cercetărilor neuroștiințifice în educație fiind decisivă.

În 1977, a fost înființată Societatea Japoneză de Neuroștiințe, pentru studierea creierului și a sistemului nervos, a cărei activitate era destinată promovării binelui public și culturii umane. În același an s-a înființat și Centrul pentru Neuroștiințe (CNS) ca institut al Universității Flinders din Adelaide, Australia, primul centru multidisciplinar de neuroștiințe la nivel universitar din Australia. Membrii CNS au înființat Societatea Australiană de Neuroștiințe în 1979. Cele trei societăți, primele de acest tip, au promovat cele mai noi date despre creier, furnizate de tehnicile tot mai performante de imagistică. Alte centre preocupate de subiect au apărut mai târziu, la sfârșitul anilor ’90.

Electroencefalograma este folosită din 1929, iar CAT (computerized axial tomography = tomografia axială computerizată) și MRI (magnetic resonance imaging = imagistică prin rezonanță magnetică), din 1973. Imagistica neuronală a devenit extrem de interesantă după apariția PET (positron emission tomography = tomografia prin emisie de pozitroni), în 1979, a TMS (transcranial magnetic stimulation = stimulare magnetică transcranială), în 1985 și a fMRI (functional magnetic resonance imaging = imagistică funcțională prin rezonanță magnetică) în 1990. Cercetarea prin intermediul acestor dispozitive a luat amploare: concentrată inițial asupra zonele responsabile de limbaj și atenție, s-a extins asupra mecanismelor învățării, devenind un subiect interesant și pentru profesori.

Teza de doctorat a lui J. O’Dell (1981), intitulată Neuroeducation: Brain Compatible Learning Strategies (Neuroeducația: strategii de învățare compatibile cu creierul), avea să reprezinte nu numai prima lucrare despre știința MBE, ci și o viziune revoluționară despre predare și învățare. În 1983, Leslie Hart afirma: „educația descoperă creierul” și este nevoie de „o viziune holistă a arhitecturii cerebrale, a scopurilor și a principalelor căi de operare” asemănătoare cu cea a unui designer de automobile, care înțelege funcționarea tuturor motoarelor unei mașini. Pentru Hart, a elabora experiențe educaționale fără a înțelege funcționarea creierului era la fel cu a proiecta o mănușă fără a înțelege mâna. Tot în 1983 apărea Frames of Mind (Cadre mentale) a lui Howard Gardner, lucrare inspirată de studiile pe care le-a întreprins în anii ’70 asupra militarilor cu creierele „zdruncinate”, internați în Spitalul Veteranilor din Boston. Deși nu aduce în sprijinul teoriei sale neuroștiințele – chiar dacă aduce dovezi clare că anumite tipuri de „inteligență” (legate de limbaj, de muzică, de calcule matematice) pot fi localizate cu ajutorul leziunilor neuronale – lucrarea lui Gardner a găsit un auditoriu în profesori, părinți și psihologi educaționali, deoarece a abordat ideea de inteligență într-un registru ce contesta eficiența evaluărilor educaționale. Astăzi, Gardner afirmă că a fost perceput eronat și că multe dintre conceptele pe care le-a formulat se refereau, de fapt, la altceva….

(http://www.washingtonpost.com/blogs/answer-sheet/wp/2013/10/16/howard-gardner-multiple-intelligences-are-not-learning-styles/)

La mijlocul anilor ’80 apare modelul conectivist în psihologie – creierul este privit ca un sistem complex – și are loc trecerea de la teoriile cognitiviste, pentru care funcțiile mentale pot fi explicate prin intermediul activităților cerebrale, măsurabile experimental, la cele constructiviste, care susțin că omul își contruiește propria cunoaștere pe baza propriilor experiențe. Ambele modele de învățare, cognitivist și constructivist, trimit către o înțelegere tot mai profundă a modului în care capacitatea mentală crește de-a lungul vieții, creștere ce poate fi măsurată atât în termeni relativi cât și absoluți. Odată cu trecerea de la behaviorism, teorie care susține că tot ceea ce face un organism este comportament, la cognitivism, psihologia s-a orientat către științele sociale. Viziunea interdisciplinară a învățării și a predării asociate a fost clar creionată în deceniul ’80 al secolului al XX-lea.

Cercetătorii neuroștiinței educației studiază mecanismele neuronale ale citirii, ale cunoașterii numerelor, ale atenției și ale dificultăților întâmpinate în aceste procese – dislexia, discalculia și ADHD – și ale influențelor acestora în cadrul educației.

Discalculia reprezintă o tulburare a abilității unui copil de a calcula, capacitatea matematică fiind sub cea corespunzătoare vârstei și inteligenței. Discalculia se definește ca fiind afectarea dezvoltarii și dobândirii deprinderilor școlare. Copiilor cu discalculie le este greu să facă un calcul matematic, ei dezvoltând strategii de ajutor (numără pe degete, grupează etc.), au greutăți în învățarea numerelor, în scrierea lor, în înțelegerea conceptelor de combinare și separare, în folosirea semnelor și operarea cu ele, în reprezentarea grafică a informației. Tratamentul acestei deficiențe nu este unul specific, recomandându-se instruirea individuală.

Scopul neuroștiinței educației este obținerea de rezultate care să permită o abordare transdisciplinară a predării și învățării, să creeze o legătură între aceste procese, care par complet separate, printr-un dialog direct între cercetători și instructori/educatori. Un alt scop este eliminarea intermediarilor care vând neuro-mituri și remedii doar în interes comercial, prejudiciind, prin calitatea serviciilor, eficiența procesului de învățământ.

Davis consideră că modelele medicale ale cogniției „au un rol limitat în domeniul educației și al învățării, deoarece stările legate de intenția de a învăța ale subiecților nu sunt internalizate suficient pentru a fi examinate ca activități cerebrale”. Pe de altă parte, Pettito și Dunbar sugerează că neuroștiința educației „oferă cel mai relevant nivel de analiză pentru a rezolva problemele fundamentale ale educației în zilele noastre”. Howard-Jones și Pickering au solicitat opiniile educatorilor despre acest subiect și au constatat că aceștia erau entuziasmați de posibilitatea extrapolării rezultatelor din domeniile neuroștiințelor în educație, considerând că aceste studii ar putea să le influențeze în bine metodologia de predare și conținuturile curriculare. Alți cerecetători consideră că legătura dintre neuroștiință și educație e destul de dificilă, fiind necesară o disciplină intermediară, de tipul psihologiei cognitive sau a psihologiei educaționale, care să ofere baza neuroștiințifică a unei practici educaționale. Concluzia la care au ajuns atât susținătorii cât și detractorii noii teorii este aceea că legătura dintre educație și neuroștiință se poate face cel mai eficient în perioada copilăriei mici, fie prin intermediul unei discipline intermediare, fie prin dezvoltarea de noi paradigme de cercetare în neuroștiință, care să permită aplicarea rezultatelor proiectelor științelor neuronale într-o manieră acceptabilă.

Mai multe insituții academice au început să aloce timp și fonduri pentru dezvoltarea unor centre de cercetare în neuroștiința educației. De exemplu, Centrul pentru Neuroștiința Educației din Londra, U.K., este un proiect inter-instituțional desfășurat cu participarea University College, Londra, Birkbeck și a Institutului pentru Educație, la care contribuie cercetători cu experiență în domeniile dezvoltării atenției, a capacităților lingvistice, emoționale, conceptuale, și matematice, precum și specialiști în educație și învățare. Scopul final este acela de a crea o nouă disciplină științifică – neuroștiința educației – pentru a promova o învățare mai eficientă.

Kurt Fischer afirmă că „modelul tradițional este depășit. Nu este suficient să adunăm date din școli și să le transformăm în rapoarte de cercetare pe care să le consulte instructorii”, deoarece această manieră de a proceda exclude atât profesorii cât și elevii din procesul complex al conceperii metodelor potrivite de predare / învățare.

Kurt W. Fischer este profesor la Harvard Graduate School of Education. Domeniile sale de interes sunt dezvoltarea cognitivă și emoțională, precum și învățarea. Teoria pe care a formulat-o, cunoscută sub denumirea de dynamic skill (capacitate dinamică) este considerată una dintre teoriile neo-piagetiene ale dezvoltării cognitive și oferă o explicație atât pentru coerența cât și pentru variabilitatea din tiparele de dezvoltare. Este președintele fondator al International Mind, Brain, and Education Society și editor fondator al revistei Mind, Brain, and Education.

În psihologia cognitivă și în neuroștiință învățarea a fost privită, până acum, ca o modalitate în care oamenii sau alte specii au evoluat pentru a extrage informații utile din lumea înconjurătoare, naturală sau socială. Educația, mai ales în variantele formale actuale, se concentrează, însă, pe descrieri și explicații despre lume, pe care elevul nu le poate dobândi singur. Astfel, învățarea în sens științific și învățarea în sens educațional pot fi privite ca fiind concepte complementare. Apare, deci, necesitatea ca neuroștiința cognitivă să adapteze lumii reale necesitățile practice ale învățării educaționale, și să ofere noi caracterizări ale stării elevului – cerebrală, genetică, hormonală – care pot fi relevante pentru predare / învățare. Măsurători ale efectelor predării și învățării, inclusiv ale structurii și activității cerebrale, pot ajuta la discriminarea diferitelor tipuri de metode de învățare și acumulare. Cercetările neuroștiințifice pot decela, de exemplu, învățarea pe de rost de cea prin înțelegerea conceptuală în matematică.

Academia Națională de Științe a USA a publicat un raport care subliniază că „neuro-științele au ajuns în etapa în care pot corecta forma în care informația provenită din cercetare este oferită instructorilor / educatorilor astfel încât să poată fi interpretată / înțeleasă cât mai bine pentru a fi pusă în practică – identificând ce rezultate ale cercetării sunt potrivite implementării și care nu”.