מחקר שנערך באוניברסיטת אוקספורד הראה שיכולת מתמטית של אדם עשויה להיות קשורה לרמה במוח של שני כימיקלים: חומצה גאמא-אמינובוטירית (GABA) וגלוטמט-במוח. צוות החוקרים, בראשות רועי כהן קדוש, פרופסור למדעי המוח הקוגניטיביים, מדד את רמת הנוירוטרנסמיטרים האלה במוחם של ילדים ומבוגרים, והשוו אותם לציוני מבחנים במתמטיקה שהעבירו להם.
ילדים שהיו טובים במתמטיקה היו בעלי רמת GABA גבוהה יותר ורמות גלוטמט נמוכות יותר במוחם. אצל מבוגרים התגלתה תופעה הפוכה: רמת GABA נמוכה ורמות גלוטמט גבוהות יותר שיקפו יכולת מתמטית גבוהה יותר. המחקר מופיע בכתב העת PLOS Biology.
GABA וגלוטמט הן שתי חומצות אמינו המופיעות באופן טבעי בעלות תפקידים משלימים: הראשונה מעכבת או מפחיתה את פעילות תאי העצב במוח, בעוד שגלוטמט הופכת אותם לפעילים יותר. הרמות של החומרים האלה משתנות לאורך תוחלת החיים. שני הנוירוטרנסמיטרים האלה ממלאים תפקיד חשוב בנוירופלסטיות של המוח – הלמידה והקוגניציה. החוקרים בחרו לבדוק יכולת מתמטית מכיוון שהיא מיומנות קוגניטיבית מורכבת שלוקח שנים לצבור אותה.
במחקר השתתפו 255 מתנדבים בני 6 עד רמה אוניברסיטאית אשר נבחנו בשני מבחני הישגים במתמטיקה, בהפרש של 1.5 שנים. נבדק הקשר בין הציונים שלהם לתוצאות הבדיקה של רמות ה- GABA והגלוטמט במוחם. הילדים שהיו להם רמות גבוהות יותר של GABA באזור המוח שנקרא left intraparietal sulcusי(IPS) קיבלו ציונים גבוהים יותר במבחני מתמטיקה. לעומתם, לילדים עם גלוטמט גבוה ב-IPS היו ציוני מבחן נמוכים יותר.
אצל מבוגרים המצב היה הפוך: למבוגרים עם רמות גבוהות של גלוטמט במוח היו ציונים טובים יותר במבחני המתמטיקה, ובעלי ריכוז גבוה של GABA קיבלו ציונים נמוכים יותר. המבוגרים עם רמות נמוכות של GABA קיבלו ציונים במבחן הראשון וגם במבחן השני שנערך כעבור שנה וחצי. הממצאים מראים גם כי רמות ה-GABA והגלוטמט במוח מתהפכות סביב גיל ההתבגרות. הדבר מצביע על כך שהתפקיד שממלאים נוירוטרנסמיטרים אלה שונה במהלך התפתחות האדם. משמעות הדבר היא שהקשר בין רמות GABA/גלוטמט לבין רכישת כישורים תלוי בגיל.
ידוע שבמהלך התפתחות המוח, הרגישות של אזורים שונים במוח לנוירוטרנסמיטרים משתנה. גמישות המוח, הנקראת גם נוירופלסטיות, היא היכולת של מערכת העצבים לשנות ולחבר מחדש את הקשרים והמבנה שלה בתגובה לגירויים, כגון למידה והתנסות. הקשר שמדענים מצאו בין גמישות לבין גירוי (באמצעות גלוטמט) ועיכוב (באמצעות GABA) בשלבי התפתחות שונים מצביע על כך שקשר זה אינו קבוע ויכול להשתנות עם הזמן, ומעניק לנו תובנה נוספת לגבי תהליך התפתחות המוח.
החסרונות במחקר היו שימוש בקבוצת משתמשים מצומצמת והומוגנית מבחינה אתנית. בנוסף, לא ניתן ללמוד מהמחקר דרך לתמרן את הנוירוטרנסמיטרים אלה או כיצד להשתמש במידע זה כדי לקבל החלטה כיצד עדיף ללמד אנשים. למרות שיש תרופות שיכולות להשפיע על רמות הנוירוטרנסמיטרים האלה, כמו תרופות נוגדות דיכאון, ייתכן שהן ישפיעו על תפקודי מוח אחרים ויפרו את האיזון העדין והמורכב במוח.
למרות שהמחקר לא מתווה דרך פשוטה לשיפור ביצועי מתמטיקה או ביצועים קוגניטיביים אחרים, הוא פותח פתח למחקרים עתידיים רבי פוטנציאל, בעלי יישומים קליניים. לדוגמא, ביצוע מחקר דומה על ילדים עם ליקויי למידה ובדיקה אם השפעה חיצונית על רמות הנוירוטרנסמיטרים משפרת את יכולת הלמידה שלהם.
