Oppimisen neurokognitiivinen perusta ja sen muutokset kehityksen eri vaiheissa

Hankkeen johtajat: ELISABET SERVICE¹, MATTI LAINE², RIITTA SALMELIN³
Tutkijat: Minna Vihla³, Annica Hultén² 

¹Helsingin yliopisto, ²Åbo Akademi, ³Teknillinen korkeakoulu 

Aikuisten ja lasten oppimisen eroja koskevien luulojen perusteella tehdään koulutukseen liittyviä päätöksiä, joiden kustannukset ovat miljoonia euroja. Esimerkiksi Isossa Britanniassa päätettiin rajoittaa vieraan kielen kouluopetus koulun alaluokkiin yleisten uskomusten ja koulutilanteessa oppimisesta täysin poikkeavien maahanmuuttajien oppimissaavutusten perusteella. Käyttäytymistieteellinen tutkimus on itse asiassa tuottanut kunnioitettavan määrän tuloksia, jotka kertovat nuorten aikuisten paremmuudesta lapsiin verrattuina useimmissa oppimistehtävissä. Emme kuitenkaan tiedä täsmälleen mikä tämän eron aiheuttaa. Sen sijaan tiedämme, että lapsilla on etu joissakin oppimistehtävissä pitemmällä (vaikka ei lyhemmällä) aikavälillä. Esimerkiksi monimutkaisten motoristen taitojen kuten viulunsoiton ja vieraiden kielten harjoittelemisen tulisi alkaa varhain jotta saavutettaisiin paras mahdollinen oppimistulos. 

Lasten tehokkaampaa kielenoppimista luonnollisissa kieliympäristöissä on selitetty olettamalla äidinkielenomaisen kielen kehityksen liittyvän hermoston kehityksen määräämään kriittiseen periodiin. Herkkyyskauden jälkeen kielen oppimisen on päätelty olevan laadullisesti erilaista ja tehottomampaa. Yleensä kriittisen kauden (tai lievemmän hypoteesin mukaisen herkkyyskauden) oletetaan olevan ohi murrosikään mennessä. 

Tutkimuksessamme testaamme hypoteesia, että ihmisen oppiminen tapahtuu useamman eri muistijärjestelmän varassa ja että näiden muistijärjestelmien välinen tasapaino muuttuu kehityksen kuluessa, mikä johtaa laadullisiin muutoksiin oppimisessa. Koska eri muistijärjestelmien hermostollinen perusta tunnetaan aikuisilla, ainakin osittain, voimme käyttää tätä tietoa hyväksemme selvittäessämme, mitä muistijärjestelmiä aikuiset ja lapset käyttävät tietyssä oppimistehtävässä. 

Tarkoituksemme on tutkia aivojen aktivoitumista kolmessa erilaisessa oppimistehtävässä: uusien esineennimien oppimisessa, kasvojen tunnistamiseen liittyvässä oppimisessa ja uusien lauserakenteiden oppimisessa. Oletamme oppimistehtäviemme kuormittavan vaihtelevassa määrin kahta muistin päätyyppiä: deklaratiivista muistia, joka on tietoisen mieleenpainamisen taustalla, ja ei-deklaratiivista muistia, joka muodostaa perustan taitojen oppimiselle, havaintoon perustuvalle oppimiselle ja ehdollistumiselle. Sanojen oppiminen kuormittaa pääasiallisesti deklaratiivista muistia. Kasvojen tunnistamiseen liittyy sekä deklaratiivisia että ei-deklaratiivista muistamista. Kieliopillisten rakenteiden oppimisen oletetaan tukeutuvan ennen kaikkea ei-deklaratiiviseen taidon oppimiseen. 

Tarkoituksemme on käyttää aivojen aktivaatioon liittyvien magneettikenttien mittausta (magnetoenkefalografia, MEG) sekä aivotoimintaan liittyville verenkierron muutoksille herkkää toiminnallista aivojen magneettikuvausta (functional magnetic resonance imaging, fMRI) heijastamaan aikuisten ja lasten aivojen toimintaa oppimistehtävien aikana. Erityisesti meitä kiinnostaa tasapaino deklaratiiviseen muistiin yhdistettyjen aivoalueiden (esim. etuotsalohkojen aivokuoren, hippokampuksen) ja motoristen sekä kognitiivisten taitojen oppimiseen liitettyjen alueiden (basaaliganglioiden, pikkuaivojen) aktivoitumisen välillä kouluikäisenä ja nuorena aikuisena.

Yhteystiedot: elisabet.service(at)helsinki.fi, puh. +358 9 1912 9477