Vad kan skolan lära av hjärnforskning?

1. Inledning

Skolforskningsinstitutet har tagit fram denna rapport för att ge en översiktlig introduktion till hur kunskap från hjärnforskning kan ha betydelse för skolan. Hjärnforskning bidrar med kunskap om lärandet som ett biologiskt och kognitivt fenomen som äger rum i individen. Inom forskningsområdet studeras också viktiga förutsättningar för att barn och unga ska må bra samt kunna vara koncentrerade och uppmärksamma när de deltar i undervisningen. Rapporten är inte tänkt att ge en heltäckande beskrivning av forskningsområdet; snarare är tanken bakom rapporten att visa exempel på hjärnforskningens kunskapsbidrag och hur de kan vara till nytta för förståelsen av barns och elevers utveckling och lärande. Vi kommer även att diskutera några av de utmaningar som finns inom området.

Betydelsen av kunskap om hjärnans funktion i relation till lärande uppmärksammades redan för ett sekel sedan, men det är först under de senaste decennierna som forskningsområdet har börjat få genomslag. Framväxten hänger bland annat samman med utvecklingen av avancerade tekniker för att kunna avbilda biologiska och kognitiva processer i hjärnan. Med hjälp av dessa tekniker kan kognitiva funktioner studeras i termer av biologiska förlopp och reaktioner i hjärnan.

Hjärnforskning om lärande kan ses som en gren av det större forskningsområdet kognitiv neurovetenskap. Tillsammans med den kognitiva psykologin ingår kognitiv neurovetenskap i vad som med ett samlingsbegrepp kan kallas kognitionsvetenskap.[1]

Inom såväl forskarsamhället som utbildningsverksamheter diskuteras vilket värde hjärnforskning har, eller kan komma att ha, för förståelsen och utformningen av praktiken. Medan vissa menar att hjärnforskningen har potential att i grunden förändra vårt sätt att förstå utveckling och lärande, hyser andra skepsis. Skolforskningsinstitutet bedömer att det finns en efterfrågan bland lärare och förskollärare att få information om på vilket sätt hjärnforskning kan vara relevant för dem. Därför har vi har tagit fram denna rapport.

Rapportens uppbyggnad och innehåll

Kapitel 2 introducerar de huvudsakliga kunskapsintressen som kännetecknar forskningsområdet. Därefter fokuserar rapporten i kapitel 3 på hjärnans biologiska mekanismer i samband med utveckling och lärande samt hur kunskap om dessa kan bidra till en bättre förståelse av lärandets möjligheter och utmaningar. I kapitel 4 tar vi upp det faktum att hjärnan är ett biologiskt organ och att vissa grundförutsättningar måste vara uppfyllda för att barn och elever ska må bra och fullt ut kunna delta i undervisningen, och diskuterar hjärnans utveckling under uppväxtåren. I det femte och sista kapitlet sammanfattas vilken slags kunskap från området som vi tror att skolans och förskolans verksamma finner särskilt värdefull. Här tar vi också upp vad som brukar kallas neuromyter – idéer och uppfattningar om hur hjärnan fungerar som brister i vetenskapligt stöd. Slutligen ingår i rapporten en faktaruta med översiktliga beskrivningar av de två vanligaste forskningsteknikerna som används för att skatta hjärnaktivitet. Tanken med faktarutan är att beskriva vad teknikerna egentligen mäter, ge en inblick i deras för- och nackdelar samt att berätta om vilka antaganden de bygger på.

Som underlag till rapporten har vi valt att utgå ifrån en översiktsartikel av Thomas och kolleger[2]. Artikeln är publicerad i 2019 års specialnummer av tidskriften Journal of Child Psychology and Psychiatry. Vår bedömning är att artikeln erbjuder en nyanserad och överskådlig introduktion till forskningsområdet. Till artikeln hör också en kommentar i vilken forskaren Allyson Mackey diskuterar och reflekterar över innehållet[3]. Utöver översiktsartikeln med den tillhörande kommentaren har vi på några ställen använt kompletterande litteratur, främst i syfte att fördjupa eller utöka informationen. Av det skälet har vi valt att redovisa dessa källor i fotnoter.

[1] Perry m.fl. (2021).

[2] Thomas m.fl. (2019).

[3] Mackey (2019).

2. Vad är educational neuroscience?

I engelskspråkig litteratur används termen educational neuroscience[1] för att benämna det här forskningsområdet. Området ringas in av intresset att undersöka mekanismer i hjärnan bakom hur vi lär oss saker, det vill säga de biologiska och kognitiva processer som sker i hjärnan i samband med utveckling och lärande. Forskningsområdet är tvärvetenskapligt och kännetecknas av en strävan att ta fram kunskap om hur hjärnan fungerar, som är överförbar till och kan tillämpas i skolan och i undervisningen.

Utöver att studera biologiska aspekter av exempelvis att lära, förstå och minnas undersöks vad som utgör goda hälsomässiga förutsättningar för utveckling och lärande[2]. Det kan handla om vilka grundläggande biologiska behov som behöver vara tillfredsställda för att vi ska kunna fokusera och arbeta koncentrerat, såsom att vi är utvilade, har tillräckligt med energi i kroppen och syre att andas. Även om bra sömn, näringsriktig kost och frisk luft är avgörande för att vi ska må bra generellt, fokuseras här de behov hjärnan har som ett biologiskt organ, och som utgör en slags grundförutsättningar för utveckling och lärande. Dessutom uppmärk-sammas vad som utmärker den unga hjärnans funktion, formbarhet eller sårbarhet under uppväxtåren.

För att konkretisera på vilket sätt hjärnforskning skulle kunna bidra till en bättre förståelse av utveckling och lärande kan man till att börja med reflektera över följande exempel på egendomligheter:

• Hur kan det komma sig att jag tenderar att glömma bort namn på huvudstäder, samtidigt som jag aldrig glömmer att jag är rädd för spindlar?
• Hur kan det komma sig att jag upplever att jag lär mig saker bättre efter en god natts sömn?
• Hur kan det komma sig att jag kan känna mig helt tom i huvudet när jag blir stressad under ett prov?
• Om jag får 7 av 10 rätt på ett prov, hur kan det komma sig att jag blir glad om jag hade förväntat mig att få 5 rätt, men besviken om jag hade förväntat mig att få 9 rätt?
• Hur kan det komma sig att jag i tonåren ibland gjorde dumma och farliga saker bara för att försöka imponera på mina kompisar?
• Hur kan det komma sig att jag hade så mycket lättare att lära mig ett nytt språk när jag var barn än nu när jag är äldre?

Att få svar på den här sortens frågor skulle öka vår förståelse av en del av de möjligheter och utmaningar utbildningssystemet har att hantera. Frågorna väcker även tankar om den komplexa växelverkan som sker mellan kognitiva och känslomässiga processer som våra hjärnor har kommit att utveckla genom evolutionen. Trots att det ännu inte går att erbjuda några direkta svar på dessa frågor bidrar hjärnforskningen med ledtrådar som tar oss allt närmare en bättre förståelse. Att få svar på frågorna skulle kunna ge vägledning till hur vi kan skapa goda förutsättningar för lärande.

[1] Vi har valt att inte översätta den engelska termen. Vår bedömning är att educational neuroscience är den term som i det här sammanhanget används i internationell litteratur och är en träffsäker benämning på forskningsområdet. På svenska förekommer termer eller uttryck med delvis liknande innebörd, till exempel hjärnforskning om lärande, neurodidaktik och neuropedagogik.

[2] Kunskapsområdet kallas på engelska ibland för brain health och översättningen till svenskans hjärnhälsa förekommer. Vi har dock valt att använda uttrycket hälsomässiga förutsättningar för utveckling och lärande.

3. Spelar det någon roll vad som händer i hjärnan?

Utveckling och lärande kan studeras ur olika perspektiv. Perspektiven inbegriper flera kunskapsområden som bidrar med förståelse av hur människan som biologisk, social och kulturell varelse lär sig och hur goda förutsättningar för undervisningen kan skapas.

3.1 Psykologins påverkan på pedagogiken

Som två grenar av beteendevetenskaperna finns traditionellt ett tydligt släktskap mellan pedagogik och psykologi. Inom psykologiforskningen tar man fram kunskap om mänskliga upplevelser och beteenden. Denna kunskap har en viktig betydelse för vår förståelse av hur vi människor agerar i olika situationer, varför vi gör som vi gör och hur vi minns. I ett skolsammanhang kan det röra kunskap om vad som motiverar elever att vilja lära sig saker eller vad som påverkar olika beteenden, och därmed undervisningen, i klassrummet. Psykologiska teorier kan bidra med kunskap om hur undervisningen kan utformas för att den ska skapa goda förutsättningar för elevers lärande.

3.2 Teorierna tenderar att betona generella förmågor

Många av psykologins teorier som syftar till att förutsäga eller förklara mänskliga beteenden utgår från antaganden om hur våra hjärnor fungerar som ännu är tämligen osäkra. Kognitiva funktioner som arbetsminne eller uppmärksamhet tillskrivs vissa egenskaper och beskrivs vanligen i generella termer med hjälp av förenklingar eller liknelser. Arbetsminne kan exempelvis beskrivas som vår förmåga att tillfälligt bearbeta och upprätthålla information medan vi arbetar med en viss uppgift, och denna förmåga har begränsad kapacitet. Uppmärksamhet kan ses som hjärnans strålkastarkägla som blir till en slags flaskhals för tänkandet och varseblivningen. Även om beskrivningarna till stor del är riktiga är det viktigt att vara medveten om att de är förenklade. Funktionerna hänger samman med många komplexa och dynamiska processer i hjärnan, om vilka vår kunskap ännu är begränsad. Vanligt är också att använda teknikmetaforer som att likna hjärnan vid en dator uppbyggd av en processor, ett arbetsminne och en hårddisk.

En konsekvens av de förenklade beskrivningarna är att psykologins lärandeteorier ofta förstås som generella, snarare än som komplexa kognitiva processer i hjärnan. Synsättet riskerar att skapa felaktiga föreställningar om utveckling och lärande; det kan få oss att tro att förmågor som tränas upp i ett specifikt sammanhang med automatik innebär att vi presterar bättre också i andra sammanhang.

Inom forskning om lärande används ofta begreppet transfer för att benämna överföring av kunskap. En transfereffekt kan beskrivas som att elever förväntas klara inte bara uppgifter som de har arbetat med utan även delvis andra uppgifter. Transfer handlar också om att kunna applicera eller gagnas av kunskaper och förmågor i nya sammanhang. Transfer antas alltså till olika grad kunna gälla både inom och mellan olika kunskapsområden. Alltsomoftast grusas dock förhoppningarna om att uppnå tydliga transfereffekter.[1]

Psykologins teorier räcker inte heller riktigt till för att förklara hur förmågan att lära och minnas hänger samman med barns utveckling, och till exempel varför vi tenderar att glömma bort vissa saker lättare än andra.

Mer kunskap om vad som händer i hjärnan när vi lär oss saker i olika sammanhang skulle kunna ge ledtrådar som kan komplettera, revidera eller i vissa fall kanske kullkasta befintliga teorier. Hjärnforskning kan på så sätt bidra till att öka förståelsen av lärandets både möjligheter och utmaningar.

3.3 Hjärnaktiviteten är komplex och mångfasetterad

Samtidigt som vissa kognitiva funktioner, som kan verka enhetliga och generella, aktiverar flera områden och olikartade kopplingsmönster i hjärnan, finns specifika hjärnområden som tycks aktiveras regelmässigt vid all typ av lärande. Medan fenomen som uppmärksamhet och arbetsminne är exempel på det förra, är hippocampus[2] som en nyckelregion för minnesbildningen ett exempel på det senare.

Uppmärksamhet är en kognitiv förmåga som samvarierar med komplexa biologiska processer som även de skiljer sig åt beroende på sammanhanget. När uppmärksamheten riktas mot något specifikt, som till exempel en viss skoluppgift, genereras och förändras kopplingar mellan olika samverkande områden i hjärnan. Kopplingsmönstren skapas genom den växelverkan som sker mellan individens sinnesintryck och hennes reaktioner, och kan gestalta sig på olika sätt beroende på vilken typ av uppgift det handlar om. Att beskriva uppmärksamhet som en generell förmåga att kunna ”fokusera på en sak i taget” kan lätt leda till feltolkningen att uppmärksamhet är något som kan tränas upp och förbättras oberoende av sammanhanget. Lärare kan inte ta för givet att en elev som är tydligt uppgiftsfokuserad i ett visst sammanhang nödvändigtvis kommer att vara det i andra sammanhang, eller omvänt – att elever som är ofokuserade i ett visst sammanhang har svårt att hålla fokus även i andra sammanhang.

Arbetsminne är också en kognitiv förmåga som verkar ha en sammansatt biologi. Även om arbetsminnesträning med en viss typ av uppgifter kan göra att vi presterar bättre också på andra arbetsminnes-krävande uppgifter, tycks träningen inte leda till någon tydlig förbättring av kognitiva funktioner generellt. Att vi kan vässa våra färdigheter genom att träna må vara oomtvistligt, men varför färdigheterna många gånger tycks vara relativt specifika för just den typ av aktivitet vi har övat på vet vi mindre om. Transfereffekter tycks kunna uppnås bara när den tränade uppgiften och den nya uppgiften är snarlika varandra. Var gränserna går för när transfereffekter bör kunna förväntas och inte är till stora delar okänt, men mer kunskap om lärandets underliggande biologiska mekanismer kan bidra till att vi kan ställa upp och pröva bättre hypoteser.

3.4 Vad händer i hjärnan när vi lär oss?

Med hjälp av hjärnforskningens tekniker kan kognitiva funktioner studeras i termer av biologiska förlopp och reaktioner i hjärnan. I hjärnan skapas associationer mellan det vi varseblir av omvärlden och våra responser i form av exempelvis våra tankar och rörelser. Genom de växelverkningar som sker mellan sinnesintrycken och reaktionerna utvecklas hela tiden kopplingarna mellan nervstrukturerna, i takt med att informationen bearbetas i hjärnan. Medan vissa kopplingsmönster kan utvecklas och förändras blixtsnabbt, kan andra uppkomma först flera timmar efter att vi upplevt nya saker. En del av kopplingsmönstren innefattar de delar av hjärnan som förknippas med känsloupplevelser, och sammanlänkar därigenom lärandet med känslomässiga aspekter. I hjärnan finns också vad som brukar kallas belöningssystemet. Det kan beskrivas som flera samverkande system av signalämnen och hjärnområden som kan aktivera känslor av välbehag i samband med olika upplevelser. På liknande sätt finns biologiska system som kan trigga känslor av obehag. Interaktionen mellan systemen har stor betydelse bland annat för vad som ger njutning och gör oss motiverade, eller får oss att känna olust och att motivationen brister.

Allt lärande kräver att vi kan bilda och lagra minnen. För att vi ska kunna eller förstå något måste vi förmå att komma ihåg saker. När det gäller exempelvis specifika händelser som en individ är med om, finns idag ett starkt stöd för att hippocampus och intilliggande strukturer har en avgörande betydelse för minnesbildningen. Detta system är mycket formbart och kopplingar mellan nervcellerna kan förändras inom loppet av sekunder när vi erfar nya saker. Allteftersom tiden går kan minnena antingen försvinna eller överföras till och lagras i andra delar av hjärnan[3].

En annan typ av minnen är sådana som har att göra med motoriska färdigheter som att cykla, knyta skosnörena eller att bemästra vissa aspekter av ett hantverk. Sådana färdigheter kan, när de väl är ordentligt inövade, många gånger utföras automatiserat och delvis omedvetet. Beroende på hur omfattande och komplexa uppgifter det handlar om kan det ta lång tid att utveckla en skicklighet. När färdigheterna väl behärskas verkar de däremot vara mer eller mindre beständiga. Har vi en gång lärt oss att cykla är det en förmåga som tycks bestå även om det går lång tid utan att vi använder den. Detta system har visats involvera hjärnområden som bland annat de så kallade basala ganglierna och cerebellum som har viktiga funktioner vid regleringen av rörelser.

Sammanfattningsvis finns flera olika, men samverkande, system i hjärnan som integrerar olika sorters ny information med tidigare upplevelser. Vad vi förmår minnas eller tenderar att glömma bort påverkas av vilken typ av kunskap vi ska tillägna oss, men också av exempelvis vårt känsloläge och tidigare erfarenheter från liknande sammanhang och situationer. Bättre kunskaper om hur hjärnaktiviteten samvarierar med beteenden och upplevelser kan leda till nya insikter om lärandets likheter och skillnader. Insikterna kan nyansera förståelsen av hur lärandet fungerar, och i förlängningen även bidra till utformningen av nya strategier i undervisningen.

3.5 Kunskap om hjärnan kan ge ledtrådar kring behov av särskilt stöd

En del forskning inom educational neuroscience har fokus på elever med vissa funktionsnedsättningar eller elever som av andra skäl behöver särskilt stöd i skolan. Det kan till exempel handla om elever med läs- och skrivsvårigheter, matematiksvårigheter, neuropsykiatrisk funktions-nedsättning eller språkstörning. Ett mål med denna forskning är att få kunskap om hur hjärnfunktioner eventuellt samvarierar med stödbehov som elever kan ha samt att bättre förstå orsaker till att behoven uppstår. Kunskap om hur kognitiva processer och biologiska mekanismer i hjärnan hänger samman med vissa typer av förmågor och svårigheter, kan bidra med ledtrådar till hur pedagogiska strategier, läromedel och andra lärverktyg kan utformas för att underlätta för dessa elever.

Även om forskningen ännu är i sin linda görs försök att utveckla insatser för elever som behöver särskilt stöd som bygger på kunskap om hjärnfunktionen. Ett sådant exempel kommer från undersökningar av elever med vissa former av dyslexi. Det har visats att det kan finnas ett samband mellan dyslexi och en lägre känslighet i tinninglobens ljud- och språkrelaterade områden när det gäller registreringen av språkljuden. Varseblivningen av det talade och det skrivna språket verkar således vara sammanlänkad och det är därför möjligt att insatser som tydligare betonar språkets rytmiska karaktär skulle kunna vara till hjälp för elever med dyslexi.

3.6 Olika kunskapsområden kan främja varandra

Även om alla skolämnen ska erkännas som egna kunskapsområden kan lärande inom ett område ändå förstärka en utveckling inom ett annat område. Ett exempel är musikämnet där det verkar finnas ett samband mellan att få undervisning i musik och att utvecklas inom ett mer teoretiskt kunskapsområde som läsning. Även om det ännu är osäkert vad som kan förklara sambandet finns idag stöd för att de biologiska mekanismer i hjärnan som ligger bakom att uppfatta och bearbeta ljud i musik- respektive språksammanhang har gemensamma nämnare. Tillsammans med kunskap om att utvecklingen av läsförmåga hänger samman med den mentala bearbetningen av språkets ljudenheter, fonemen, ges ytterligare stöd för denna teori. En tänkbar synergi mellan musikundervisning och läsförmåga kan ses som ett exempel på möjlig transfer där kunskap om hjärnans funktion ger oss skäl att misstänka att kunskapsområdena har besläktade biologiska mekanismer.

[1] Aksaylia m.fl. (2019).

[2] Sammansatt av grekiskans ”hippo” (häst) och ”kampus” (sjömonster) eftersom strukturen till sin anatomiska form liknar en ”sjöhäst”.

[3] Processen att minnen omvandlas till en mer stabil och varaktig form brukar kallas för konsolidering, och är central för att vi ska komma ihåg sådant som vi har lärt oss (Squire m.fl., 2015).

4. Hjärnan är ett biologiskt organ

Hjärnan är ett biologiskt organ som utvecklas genom evolutionen. Precis som för kroppen i övrigt måste grundläggande biologiska behov tillgodoses för att hjärnan ska kunna fungera. Hjärnan är också ett jämförelsevis energikrävande organ; trots att hjärnan utgör endast cirka två procent av kroppsvikten står den för omkring tjugo procent av kroppens totala energikonsumtion[1].

4.1 Hälsomässiga förutsättningar för lärande

Att elever kan ha svårt att fullt ut delta i undervisningen för att de är hungriga eller trötta, eller för att klassrummets ventilation fungerar dåligt, är antagligen något som alla lärare har varit med om. Det är däremot inte lika vanligt att teorier om lärande särskilt uppmärksammar de biologiska behoven. I praktiken får dessa saker dock stor betydelse för lärares möjligheter att genomföra en god undervisning.

En del forskning inom området fokuserar hur elevers utveckling och lärande kan påverkas när de hälsomässiga förutsättningarna är sämre. Ett exempel är luftföroreningars inverkan på hjärnfunktionen och därmed på prestationsförmågan. Det är ännu osäkert vilka biologiska mekanismer som eventuellt kan ligga bakom detta.

Ytterligare exempel rör tonåringars sömnvanor i relation till hur skoldagarna vanligtvis är organiserade. Det är välkänt att sömnbrist har tydligt negativa effekter på många kognitiva funktioner. Under puberteten kan den biologiska dygnsrytmen påverkas av hormonella förändringar, med framför allt svårigheter att somna på kvällen som följd. Därtill kan psykiska och sociala faktorer bidra ytterligare till att tonåringar sover mindre än de behöver. Kunskapen om vad sömnbrist har för effekter på kognitiva funktioner, i kombination med insikten om att tonårslivet ofta är förknippat med för lite sömn under skolveckorna, ger stöd för idén att anpassa både hur man förlägger skoldagen och när under dagen olika undervisningsaktiviteter genomförs.

Andra idéer för att förbättra elevers förutsättningar för att delta i undervisningen är att införa å ena sidan avslappnings- eller meditationsövningar, å andra sidan regelbunden fysisk aktivitet under skoldagen. Dessa insatser är dock ännu inte ordentligt utprövade och det går med nuvarande kunskapsläge inte med säkerhet att säga hur de bör utformas, eller vilken betydelse de kan ha för elevers skolprestationer.

4.2 Hjärnans utveckling under ungdomsåren

Inom utvecklingspsykologi finns en lång historia av att studera människans kognitiva, emotionella och sociala utveckling under barndomen och ungdomsåren. På senare tid har den kunskapsbasen kompletterats med forskning om hur hjärnan formas och förändras när vi växer upp. I synnerhet har hjärnforskare intresserat sig för utvecklingen under adolescensen, det vill säga den period i livet när man övergår från att vara barn till att vara vuxen.

Ett första bidrag till förståelsen av hjärnans biologiska utveckling är att man har kunnat visa att väsentliga förändringar av hjärnans struktur pågår längre upp i åldrarna än vad man tidigare har trott. Studier visar bland annat att hjärnans så kallade vita substans, nervtrådar inbäddade i isolerande fettlager som gör att nervimpulserna kan transporteras snabbare, ökar åtminstone fram till 25-årsåldern. Detta samtidigt som mängden grå substans, nervcellskropparna, minskar. Förändringarna är som mest påtagliga i hjärnans pann- och tinninglober och det är också i dessa delar av hjärnan som förändringarna fortsätter som allra tydligast in i det unga vuxenlivet.[2]

Det pågår forskning för att undersöka om, och hur, biologiska förändringar kan ligga till grund för olika aspekter av den kognitiva och sociala utvecklingen under uppväxten, men hittills härrör kunskapen i huvudsak från sambandsstudier[3]. Aspekter som studeras är till exempel hur utvecklingen av kognitiva funktioner samvarierar dels med ålder, dels med aktiveringen av områden och mekanismer i hjärnan som associeras med de olika funktionerna. Exempelvis kan vissa komplexa kognitiva funktioner som ansvarsfullt beslutsfattande, konsekvenstänkande och perspektivtagande vara förknippade med särskilda utmaningar under ungdomsåren. Det relaterar delvis till den senare biologiska mognaden av exempelvis pannloberna, vilket kan bidra till att förklara att sådana funktioner inte är fullt utvecklade förrän en bra bit in i vuxenlivet. Ett annat exempel rör hjärnans belöningssystem och delar av hjärnan som förknippas med känsloupplevelser. Särskilt under tonåren och i samband med puberteten tycks det finnas en ökad känslighet i dessa system, vilket skulle kunna hänga samman med att tonåringar kan vara mer mottagliga för social påverkan och ökat risktagande.

[1] Watts m.fl. (2018).

[2] Lebel och Deoni (2018).

[3] Sambands- eller korrelationsstudier ger information om styrka och riktning av ett samband mellan två eller flera variabler, dvs. om en viss egenskap tenderar att gå hand i hand med andra egenskaper, men ger inte information om orsaker och verkan.

5. Vad kan skolan behöva veta om hjärnan?

Ett centralt mål för det tvärvetenskapliga området educational neuroscience är att bidra med forskningsbaserad kunskap om utbildningens mest närliggande påverkansfaktorer, såsom hur elever utvecklar kunskaper och förmågor, hur lärande och minne är oskiljaktiga, vad som kan främja motivation och delaktighet samt vad som utgör goda hälsomässiga förutsättningar för lärande.

Det är långt ifrån givet hur kunskap om lärandets biologiska mekanismer ska kunna överföras till och bli direkt användbar i skolan. Ett viktigt steg är att kunskapen först når lärare, förskollärare och andra beslutsfattare och sedan, i samarbete med forskare, används som grund för att utforma och utveckla specifika insatser. Insatserna behöver därefter prövas och utvärderas i ett skolsammanhang för att det ska gå att avgöra vilken betydelse de kan ha för elevers utveckling och lärande. Det är samtidigt viktigt att vara medveten om att undervisning formas i samspel mellan elever och med lärare, och fortlöpande måste anpassas i stunden. Lärare kan därför inte helt och hållet låta sig styras av teorier och modeller. Men teorier kan på olika sätt belysa aspekter av hur elever lär sig och kan på så sätt erbjuda en fördjupad förståelse av undervisningspraktiken. Insikten att tänkandet och lärandet är biologiska fenomen som i varje situation gestaltas genom en komplex växelverkan mellan nya och tidigare upplevelser hos varje individ kan ge lärare nya perspektiv på undervisningen och elevernas lärande.

Kunskap om vad som utgör goda hälsomässiga förutsättningar för lärande är betydelsefull för hur undervisningen och andra aktiviteter under skoldagen bäst organiseras liksom för skolors arbetsmiljöarbete. En medvetenhet om dessa faktorer kan bidra till diskussioner om vad skolan kan göra för att utveckla och ge bästa möjliga stöd till eleverna.

Bättre kunskap om den unga hjärnans biologiska utveckling kan bidra med perspektiv på barns och elevers situation, både i och utanför skolan. Kunskapen kan också göra det lättare att vara förberedd på hur förutsättningar kan förändras på olika sätt beroende på elevers ålder och mognad samt hur skolan och undervisningen kan förhålla sig till dessa förändringar.

5.1 Neuromyter – felaktiga föreställningar om hjärnan och lärande

Med tanke på att det verkar finnas en attraktionskraft i att inspireras av hjärnforskningen är det viktigt att kommunicera kunskapsläget på ett nyanserat och korrekt sätt. Alltför långtgående tolkningar, även om de till viss del kan ha en grund i vetenskapen, riskerar att skapa spekulativa uppfattningar om både hur lärandet fungerar och olika insatsers betydelse. Det finns även föreställningar om hjärnan och lärande som är rena påhitt.

Det är förståeligt att det kan finnas en lockelse i att ta till sig pedagogiska teorier som framställs som enkla och universella, och som samtidigt påstås baseras på kunskap om hjärnfunktionen. Att elever skulle ha olika lärstilar som lärare kan identifiera och anpassa sig till för att på så sätt förbättra studieresultaten, är ett exempel på en sådan teori som i mångt och mycket tycks sakna vetenskapligt stöd. Att elevers kapacitet att lära påtagligt skulle förbättras genom att de anammar ett growth mindset, på svenska ibland översatt till dynamiskt tänkesätt, är ett annat exempel på en teori som inte tycks ha något tydligt stöd i forskningen[1].

Ett typexempel på en neuromyt är föreställningen att människor skulle vara företrädesvis vänsterhjärnade eller högerhjärnade. Medan vänsterhjärnade personer påstås vara mer analytiskt och logiskt sinnade, påstås högerhjärnade personer vara mer kreativa och känslosamma. Myten har troligen sin grund i kunskapen att vissa kognitiva funktioner huvudsakligen associeras med områden i den ena av våra två hjärnhalvor. Exempelvis är vissa aspekter av vår språkförmåga tydligt förknippad med specifika områden i vänster hjärnhalva. Men även om vi människor självfallet kan ha olika styrkor och svagheter finns inget vetenskapligt stöd för att sådana olikheter förklaras av att vänster eller höger hjärnhalva skulle vara generellt dominant hos en viss individ.[2]

Det är möjligt att den spridda förekomsten av felaktiga uppfattningar om hjärnans funktion i samband med lärande har bidragit till att forskningsfältet har fått ett dåligt rykte. Spänningar mellan forskare från olika discipliner kan hämma den kunskapstillväxt som skulle gynnas av tvärvetenskapliga samarbeten. En ytterligare och tänkbart allvarlig konsekvens när myter anammas är att både skolans verksamma och beslutsfattare på olika nivåer genomför förändringar som är verkningslösa eller i värsta fall kontraproduktiva. För att försöka möta å ena sidan den misstro som kan finnas, å andra sidan feltolkningar eller överdrivna förhoppningar, är det viktigt att forskningsresultaten tolkas och kommuniceras på ett sätt som inte riskerar att slutsatser blir snedvridna. En del forskning har därför kommit att fokusera på att undersöka områdets både förföriska drag och känslighet för mytbildning.

[1] Teorin om growth mindset som Thomas m.fl. (2019, s. 486) har valt att använda som ett exempel i det här sammanhanget är föremål för en aktuell debatt inom forskningen. Delvis handlar debatten om hur beräknade effekter bör tolkas i termer av storlek och betydelse, se t.ex. Funder och Ozer (2019, s. 162).

[2] Nielsen m.fl. (2013).

Faktaruta

Tekniker för att mäta hjärnaktivitet¹⁴

De två vanligaste teknikerna som används för att mäta hjärnaktivitet inom området är funktionell magnetresonanstomografi (fMRI), även kallad funktionell hjärnavbildning, och elektroencefalografi (EEG). Med fMRI skattas hjärnaktivitet genom att förändringar i blodets syresättning och flöde kan avläsas och avbildas. Tekniken bygger på antagandet att dessa förändringar samvarierar med graden av hjärnaktivering, det vill säga att ökat blodflöde och förändring i blodets syresättning används som ett mått på aktivitet. När blodflödet till ett visst område i hjärnan ökar i samband med en viss typ av kognitiv aktivitet antas området ha särskild betydelse för denna funktion eller typ av uppgift. En fördel med tekniken är att hela hjärnan kan avbildas och att den har en hög rumslig upplösning, det vill säga att det med precision går att avbilda aktivitetsförändringar i olika områden på detaljnivå. Eftersom hela hjärnan alltid försörjs med blod krävs också stor känslighet för att även små förändringar i blodflöde ska kunna registreras och avbildas. En nackdel med tekniken är att den tidsliga upplösningen är relativt låg och att undersökningar måste utföras i en laboratoriemiljö där den som undersöks måste befinna sig i ett trångt utrymme.

Med EEG skattas hjärnaktivitet genom att elektrisk aktivitet i hjärnans yttre delar kan registreras och avläsas. Tekniken innebär att elektroder som tillfälligt fästs på skalpen kan fånga upp elektriska signaler från hjärnan. Signalerna tolkas sedan med hjälp av ett standardiserat system som bygger på tidigare insamlade registreringar av olika samband. En fördel med tekniken är att den är enkel att använda och att den har en hög tidslig upplösning; förändringar kan registreras inom loppet av millisekunder. Tekniken kan också göras mobil genom att använda specialbyggda hattar med integrerade EEG-elektroder, vilket innebär att den kan användas exempelvis i en autentisk klassrumsmiljö. Nackdelar är att den rumsliga upplösningen är låg och att aktivitet bara i de allra yttersta delarna av hjärnan kan avläsas.

¹⁴ Chen och Glover (2015); Teplan (2002).

Referenser

Aksaylia, N.D., Salab, G. & Gobet, F. (2019). The cognitive and academic benefits of Cogmed: A meta-analysis. Educational Research Review, 27, 229–243.

Chen, J.E & Glover, G.H. (2015). Functional magnetic resonance imaging methods. Neuropsychology Review, 25:3, 289–313.

Funder, D.C. & Ozer, D.J. (2019). Evaluating effect size in psychological research: sense and nonsense. Advances in Methods and Practices in Psychological Science, 2:2, 156–168.

Lebel, C. & Deoni, S. (2018). The development of brain white matter microstructure. NeuroImage, 182:15, 207–218.

Mackey, A.P. (2019). Commentary: Broadening the scope of educational neuroscience, reflections on Thomas, Ansari, and Knowland (2019). Journal of Child Psychology and Psychiatry, 60:4, 493–495.

Nielsen, J.A., Zielinski, B.A., Ferguson, M.A., Lainhart, J.E. & Anderson, J.S. (2013). An evaluation of the left-brain vs. right-brain hypothesis with resting state functional connectivity magnetic resonance imaging. PLoS ONE, 8:8, e71275.

Perry, T., Lea, R., Jørgensen, C.R., Cordingley, P., Shapiro, K., & Youdell, D. (2021). Cognitive Science in the Classroom. London: Education Endowment Foundation (EEF).

Squire, L.R., Genzel, L., Wixted, J.T. & Morris, R.G. (2015). Memory consolidation. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology, 7:8, 1–21.

Teplan, M. (2002). Fundamentals of EEG measurement. Measurement Science Review, 2:2, 1–11.

Thomas, M.S.C., Ansari, D. & Knowland, V.C.P. (2019). Annual Research Review: Educational neuroscience: progress and prospects. Journal of Child Psychology and Psychiatry, 60:4, 477–492.

Watts, M.E., Pocock, R. & Claudianos, C. (2018). Brain Energy and Oxygen Metabolism: Emerging Role in Normal Function and Disease. Frontiers in Molecular Neuroscience, 11:216, 1–13.

Kolofon

Vad kan skolan lära av hjärnforskning?

Projektledare: Johan Wallin, fil.dr

Redaktör: Anna Hedman

Omslagsfoto: Anna Hedman

Citera denna rapport: Skolforskningsinstitutet. Vad kan skolan lära av hjärnforskning? Skolforskningsinstitutet fördjupar 2021:01. Solna: Skolforskningsinstitutet.

© Skolforskningsinstitutet

www.skolfi.se