Neuroscienze cognitive: le nuove frontiere nell’apprendimento

Il progresso tecnologico ha avuto un impatto decisivo anche sulla conoscenza dei processi cognitivi degli esseri umani: il potenziamento degli strumenti di ricerca ha permesso infatti di analizzare nei minimi dettagli il funzionamento del cervello, mappare i processi di apprendimento e “visualizzarli” attraverso strumenti di neuroimaging sempre più precisi.

L’impatto sulle neuroscienze è stato enorme in molti ambiti e, tra questi, troviamo quindi anche la sfera dei processi educativi. Le neuroscienze cognitive si occupano in maniera particolare dei processi di apprendimento, con l’obiettivo di migliorarli, studiando sia i processi biologici che gli aspetti relativi alla cognizione, con un focus specifico sul sistema nervoso centrale e sui processi mentali. Studiano quindi la biologia sottostante le funzioni cognitive, tra le quali:

la plasticità neuronale;
la memoria;
il pensiero;
la gestione dell’informazione;
l’attenzione;
il linguaggio e l’apprendimento.

Un cervello plastico

Pensiamo al cervello come a una fitta rete autostradale dove pensieri e connessioni si intersecano vorticosamente: 100 miliardi di neuroni si muovono continuamente lungo reti neurali, rafforzandosi o indebolendosi in base agli stimoli ricevuti.

Questa rete dinamica è resa possibile dalla ‘plasticità cerebrale’, ovvero la capacità di adattarsi e di reagire agli stimoli dell’ambiente. Ogni volta che impariamo qualcosa, la struttura del nostro cervello si modifica: le reti di neuroni si creano o si ‘allungano’ per connettersi ad altri neuroni in modo sempre più efficace, fino a formare dei percorsi sempre più veloci ed efficienti, come delle autostrade. Stimolare queste connessioni, cioè le sinapsi, ne stimola altre, creando un circuito virtuoso che è alla base dei processi di apprendimento.

L’apprendimento è il risultato di un’interazione continua tra la realtà, gli strumenti disponibili, il tempo e la tecnologia. Per questo motivo la plasticità cambia con l’evolversi delle generazioni e può essere modificata e stimolata da strumenti e modalità innovative.

Pensiamo ai nativi digitali, bambini nati nell’era del digital first, che hanno imparato prima ad usare uno strumento touch che una matita: il loro cervello si è abituato fin da piccolissimi ad una velocità di reazione e a delle modalità di apprendimento completamente diverse da quelle delle generazioni precedenti.

Pensiamo anche agli effetti dell’utilizzo di alcune tecnologie innovative per l’apprendimento come la realtà aumentata o quella immersiva. L’apprendimento è condizionato fortemente dalle situazioni emotive e fisiche che circondano corpo e mente: visitare l’antica Atene grazie a dei visori è pur sempre un’attività digitale, ma emotivamente molto coinvolgente e “neuralmente” stimolante. L’utilizzo dei visori VR, nello specifico, implica un’attività anche fisica, che genera un coinvolgimento spesso totalizzante: un effetto “wow” che si imprime nel cervello, stimola la curiosità e favorisce l’apprendimento

Lo stesso processo si verifica anche con l’utilizzo della realtà aumentata, che coinvolge e unisce mondo reale ad accessori digitali, ricreando un nuovo mondo con nuove regole, anche fisiche.

Ma ci sono anche altri processi cognitivi che entrano in gioco.

La memoria

Se l’apprendimento è il processo grazie al quale si acquisiscono nuove informazioni, la memoria è il processo che garantisce la codifica, l’archiviazione e il richiamo di queste informazioni.

Ogni informazione viene memorizzata grazie alla formazione di una specifica rete neuronale, prima nell’ippocampo, e poi nella corteccia, dove rimarrà conservata in maniera definitiva.

Dal punto di vista del processo di apprendimento, sarà possibile intervenire e stimolare:

La memoria di lavoro: cioè la memoria a breve termine che serve ad esempio per tenere a mente lo scopo di un esercizio mentre lo si svolge. Si tratta della memoria che non entra in gioco in caso di dislessia, ed è il motivo per cui i ragazzi con DSA (disturbi specifici dell’apprendimento) possono e devono usare schemi e mappe che compensino questa mancanza.
La memoria a lungo termine: cioè quella in cui le informazioni sono fissate in maniera permanente, che va allenata e che ci accompagna tutta la vita.

L’arte di ricordare

Lo stimolo della plasticità cerebrale è il motivo per cui è importante, per memorizzare a lungo termine, tornare più e più volte su un argomento: le aree indirizzate al ripasso e alle mappe stimolano questa attività di memorizzazione, fortificando ulteriormente le sinapsi.

Ripetere, ma anche svolgere un test, ha un ruolo attivo nel consolidare l’apprendimento, in maniera molto più efficace rispetto al semplice ripasso.

Perché l’ascolto della lezione è un’attività passiva, leggere e ripassare sono attività poco stimolanti, ma il dover rispondere a domande, o fare attività pratiche o applicative, implica un coinvolgimento diretto che attiva il rinforzo delle connessioni tra neuroni. E svolgere queste attività in gruppo è ancora meglio. Imparare facendo: non è solo un modo di dire, ma una buona pratica.

Imparare: che emozione!

Un altro elemento che impatta sul nostro cervello e che lo stimola è l’aspetto emotivo.

Attività coinvolgenti, come l’utilizzo di strumenti e contenuti digitali, stimolano l’empatia e la curiosità, e quindi un sano benessere emotivo che favorisce l’apprendimento.

Le emozioni giocano un ruolo importante nell’apprendimento e stimolano la neuroplasticità.

Se uno studente è felice durante una lezione il suo cervello reagisce attivando i circuiti della ricompensa e producendo dopamina, il neurotrasmettitore legato alla motivazione. Ma come fare? Si possono ad esempio guardare video giocosi o lavorare su test o esercizi stimolanti, magari anche con classifiche finali. Lo spirito di competizione, infatti, produce dopamina, il neurotrasmettitore legato alla motivazione, e questa scarica chimica si traduce materialmente nella creazione o nel rafforzamento delle sinapsi.

Processi di apprendimento personalizzato

Memoria, emozioni e coinvolgimento sono componenti importanti di un processo di apprendimento di successo. In questo contesto, la tecnologia può avere un ruolo fondamentale, poiché ha la capacità di suscitare curiosità e interesse negli studenti.

Studi più recenti hanno portato alla nascita della neurodidattica che applica metodi e strumenti finalizzati al miglioramento dell’apprendimento. E proporre un’adeguata metodologia didattica in classe è fondamentale. Ecco alcuni esempi:

La classe capovolta – in cui le lezioni vengono condivise al di fuori dell’orario di lezione per essere riviste individualmente come compiti a casa, mentre il tempo in classe è riservato alla discussione e ai progetti interattivi – stimola gli studenti in un processo in cui sono loro gli attori principali: imparano facendo, stimolando le sinapsi.
La didattica collaborativa stimola l’apprendimento tra pari, il confronto con i compagni di classe, l’empatia e la memoria a lungo termine.
La didattica emotiva mira all’utilizzo delle emozioni per “vivere” l’apprendimento in maniera totalitaria.

Le neuroscienze, le nuove metodologie didattiche e le nuove tecnologie permettono di “tagliare su misura” il processo di apprendimento rispondendo alle caratteristiche di ogni singolo individuo, con l’obiettivo di esaltare il proprio specifico talento.

Le nuove frontiere della didattica

In questo contesto appare chiaro come tutti i più recenti sviluppi del progresso tecnologico, in primis le tante applicazioni dell’Intelligenza Artificiale, possano offrire un contributo rilevante.

Le varie applicazioni dell’IA alla didattica possono, per esempio, offrire i seguenti vantaggi:

costruire un percorso personalizzato sul singolo studente: pensiamo ad esempio ad alcune piattaforme didattiche che generano percorsi specifici in funzione dell’attività svolta da parte del singolo alunno
creare format inclusivi, che supportino stili di apprendimento o disturbi specifici, come la dislessia, fornendo ad esempio risorse didattiche disponibili in più versioni, dallo stampatello alla lettura vocale
creare tutor virtuali per ogni singolo studente, che possano supportarlo in ogni passaggio
velocizzare i tempi di correzione delle verifiche, permettendo ai docenti di avere una “fotografia” degli studenti in pochi minuti
stimolare la creatività di docenti e studenti, utilizzando le potenzialità della IA per creare lezioni o contenuti stimolanti

Tecnologia, neuroscienze e neurodidattica possono contribuire a un cambiamento epocale dei processi di apprendimento.

La sfida per chi lavora in ambito scolastico è conoscere a fondo le opportunità fornite dall’Intelligenza Artificiale per gestire questa innovazione controllandone in maniera consapevole i rischi.

Le nuove tecnologie e l’IA devono essere al servizio dell’uomo, per migliorare la vita di chi è già cittadino del futuro: seguici con MyEdu in questo viaggio emozionante.