13 November 2024
5 Maksudku membaca
Pikiran Matematika Menawarkan Kelas Master dalam Konsentrasi Ahli Saraf
Keahlian meningkatkan kemampuan otak untuk berpikir secara mendalam, suatu keterampilan yang dapat digeneralisasikan ke berbagai tugas

Gambar Malte Mueller/Getty
Pikirkan tentang terakhir kali Anda berkonsentrasi secara mendalam dalam memecahkan masalah yang menantang. Untuk memecahkan teka-teki matematika atau menentukan langkah catur, misalnya, Anda mungkin perlu menyaring berbagai strategi dan pendekatan. Namun sedikit demi sedikit, teka-teki itu akan menjadi fokus. Angka dan simbol mungkin sudah sesuai. Pada satu titik, mungkin terasa seperti masalah Anda terselesaikan dengan mudah di papan tulis pikiran Anda.
Dalam penelitian terbaru, saya dan rekan kerja mulai menyelidiki mekanisme saraf yang mendasari pengalaman ini. Secara khusus, kami ingin memahami apa yang terjadi di otak ketika seseorang terlibat dalam pemikiran abstrak dan menuntut—jadi kami merancang sebuah penelitian yang melibatkan keahlian matematika.
Matematika bergantung pada jaringan otak kuno yang terletak di daerah parietal di bagian atas dan tengah lipatan luar korteks otak. Jaringan membantu kita memproses ruang, waktu dan angka. Penelitian sebelumnya tentang neurokognisi dalam matematika berfokus pada aktivitas otak sambil mempertimbangkan masalah yang membutuhkan waktu beberapa detik untuk diselesaikan. Penelitian ini telah membantu menjelaskan aktivitas otak yang mendukung fokus perhatian dan bentuk memori khusus yang disebut memori kerja, yang membantu orang mengingat angka dan detail lainnya dalam jangka pendek.
Tentang mendukung jurnalisme sains
Jika Anda menyukai artikel ini, pertimbangkan untuk mendukung jurnalisme pemenang penghargaan kami dengan berlangganan. Dengan membeli langganan, Anda membantu memastikan masa depan cerita yang berdampak tentang penemuan dan ide yang membentuk dunia kita saat ini.
Namun penelitian kami menggunakan tantangan matematika yang lebih panjang dan kompleks yang melibatkan beberapa langkah untuk menyelesaikannya. Masalah-masalah ini lebih mirip dengan teka-teki kompleks yang harus dipecahkan secara rutin oleh para ahli matematika. Kami menemukan bahwa orang yang lebih berpengalaman dalam matematika memasuki kondisi konsentrasi yang mendalam ketika memikirkan soal matematika yang menantang. Memahami situasi ini dapat membantu para ilmuwan suatu hari nanti untuk memahami kekuatan konvergensi secara lebih luas, serta kemungkinan trade-off dalam merilis solusi masalah ke perangkat kita.
Untuk percobaan kami, kami merekrut 22 mahasiswa—di tingkat pascasarjana dan sarjana—yang sedang mengejar program matematika dan matematika, seperti fisika atau teknik, bersama dengan 22 rekan mahasiswa di disiplin ilmu dengan penekanan kuantitatif minimal, seperti fisioterapi dan seni. . Kami menentukan kecerdasan verbal, spasial, dan numerik (IQ) setiap siswa, serta tingkat kecemasan matematika mereka.
Kami meminta siswa untuk menonton presentasi langkah demi langkah yang menjelaskan cara menyelesaikan beberapa soal matematika yang menantang—seperti membuktikan identitas Fibonacci. Sepanjang demonstrasi ini, para siswa mengenakan topi yang dilapisi elektroda sehingga kami dapat mendeteksi aktivitas listrik di otak mereka secara non-invasif. Setelah setiap presentasi, mereka harus melaporkan apakah mereka memahami demonstrasi tersebut dan seberapa terlibatnya perasaan mereka selama pengalaman tersebut. Kami juga mendorong para peserta untuk menonton demo dengan cermat dengan memberi tahu mereka bahwa mereka harus menjelaskan masalahnya setelahnya.
Kami menemukan bahwa siswa dengan keahlian matematika lebih tinggi menunjukkan aktivitas otak yang berbeda secara signifikan dibandingkan siswa dengan kemampuan matematika lebih rendah. Misalnya, siswa yang tugas kuliahnya hanya melibatkan sedikit matematika menunjukkan lebih banyak tanda-tanda aktivitas kompleks di korteks prefrontal, sebuah area tepat di belakang dahi yang terlibat dalam semua jenis upaya kognitif. Temuan ini mungkin mencerminkan betapa gigihnya mereka dalam memahami berbagai langkah demonstrasi matematika yang kompleks.
Namun hal-hal menjadi menarik ketika kita beralih ke siswa yang secara teratur terlibat dalam pemikiran kuantitatif. Kami mencatat aktivitas signifikan yang tampaknya menghubungkan daerah frontal dan parietal otak mereka. Lebih khusus lagi, area ini menunjukkan pola aktivitas yang oleh para ilmuwan saraf digambarkan sebagai gelombang delta. Ini adalah gelombang aktivitas listrik yang sangat lambat yang biasanya dikaitkan dengan kondisi seperti tidur nyenyak. Tentu saja, para siswa ini sangat sadar dan terlibat—jadi apa yang terjadi?
Beberapa penelitian terbaru menunjukkan bahwa gelombang delta yang lebih lambat dan “mengantuk” ini mungkin memainkan peran penting dalam proses kognitif yang mendukung konsentrasi internal yang mendalam dan transfer informasi antar wilayah otak yang jauh. Misalnya, penelitian terbaru menunjukkan bahwa osilasi delta skala besar muncul pada meditator berpengalaman ketika mereka memasuki keadaan meditasi. Salah satu alasan mengapa meditasi, pemecahan masalah matematika, dan tidur mirip satu sama lain mungkin karena, dalam setiap kasus, otak perlu memblokir informasi eksternal yang tidak relevan dan pikiran-pikiran yang tidak perlu agar benar-benar fokus dan berkonsentrasi pada tugas yang ada. (Memang benar, tidur juga bisa menjadi waktu sibuk bagi otak. Penelitian tentang tidur telah mengungkapkan peran tidur nyenyak yang tak tergantikan dalam konsolidasi memori; tidur gelombang lambat mengingatkan pola saraf yang sebelumnya diaktifkan selama tugas belajar.)
Faktanya, kami menduga bahwa osilasi delta jangka panjang yang kami amati mungkin memainkan peran penting ketika orang terlibat dalam pemecahan masalah yang kontekstual dan kompleks. Misalnya, kami menemukan bahwa penari dan musisi menunjukkan gelombang delta yang serupa saat menonton tarian atau mendengarkan musik. Hal ini menunjukkan bahwa melibatkan jaringan otak dengan cara ini dapat berguna untuk banyak tugas yang melibatkan konsentrasi. Kemungkinan besar ketika orang dengan pengalaman luas dalam suatu tugas sangat terlibat dalam upaya tersebut, gelombang delta lambat yang sama juga ikut terlibat, meskipun jaringan otak spesifiknya berbeda-beda. Mungkin juga—meskipun kita perlu menyelidiki lebih jauh untuk memastikan—bahwa kondisi konsentrasi mendalam ini dapat digeneralisasikan: kembangkan cara berpikir ini dalam satu bidang, apakah menguasai trigonometri atau bermain biola, dan hal ini dapat membantu Anda dalam bidang lain. .
Meskipun eksperimen kami melibatkan siswa dan bukan, katakanlah, ahli matematika atau peraih Nobel, perbedaan aktivitas otak yang kami amati masih merupakan bukti kekuatan praktik dalam keahlian. Misalnya, peserta siswa kami tidak berbeda secara signifikan dalam hal IQ atau tingkat kecemasan matematika mereka. Pengulangan dan pembelajaran yang disengaja atau disengaja membantu beberapa mahasiswa pascasarjana dan sarjana ini menjadi sarjana yang lebih kompeten dalam berpikir kuantitatif.
Dengan logika yang sama, temuan-temuan ini menyiratkan adanya trade-off yang perlu diingat masyarakat—terutama karena kecerdasan buatan dan alat lainnya menawarkan jalan pintas yang menarik menuju berbagai bentuk penyelesaian masalah. Setiap kali kita menyerahkan soal ke kalkulator atau meminta ChatGPT untuk meringkas esai, kita kehilangan kesempatan untuk meningkatkan keterampilan kita dan melatih konsentrasi mendalam untuk diri kita sendiri. Jelasnya, teknologi dapat meningkatkan efisiensi kita dalam beberapa hal, namun kerja keras yang tampaknya “tidak efisien” yang kita lakukan juga bisa menjadi hal yang bermanfaat.
Ketika saya mempertimbangkan betapa paniknya kita beralih antar tugas dan betapa bersemangatnya kita mengalihkan kreativitas dan pemecahan masalah yang kompleks ke kecerdasan buatan dalam masyarakat kita yang berkecepatan tinggi, secara pribadi saya bertanya-tanya: Apa yang terjadi dengan kemampuan manusia kita untuk memecahkan masalah yang kompleks? masa depan jika kita mengajari diri kita sendiri untuk tidak menggunakan konsentrasi yang dalam? Bagaimanapun, kita mungkin memerlukan cara berpikir seperti itu lebih dari sebelumnya untuk menyelesaikan permasalahan teknologi, lingkungan hidup, dan politik yang semakin kompleks.
Apakah Anda seorang ilmuwan yang berspesialisasi dalam ilmu saraf, ilmu kognitif, atau psikologi? Dan apakah Anda sudah membaca makalah peer-review terbaru yang ingin Anda tulis untuk Mind Matters? Silakan kirim saran ke Amerika IlmiahEditor Pikiran Penting Daisy Yuhas di dyuhas@sciam.com.
Ini adalah artikel opini dan analisis, dan pandangan yang diungkapkan oleh penulis atau penulis belum tentu merupakan pandangan Amerika Ilmiah.