Difficoltà in matematica, perché alcuni fanno più fatica di altri: cosa dicono le neuroscienze

Per molti, la matematica è un linguaggio elegante che descrive l'universo; per altri, è una fonte costante di ansia e frustrazione. Perché esiste un divario così netto? La scienza moderna ci dice che le difficoltà in matematica, che nei casi più severi possono sfociare nella discalculia evolutiva, non sono semplicemente frutto di scarso impegno o cattiva istruzione. Come evidenziato da studi recenti, tra cui uno pubblicato nel 2024, ha evidenziato che le abilità numeriche dipendono da una rete distribuita di regioni cerebrali, che lavorano in concerto per elaborare quantità e regole. Quando queste reti non comunicano efficacemente o presentano alterazioni strutturali, l'apprendimento diventa una salita ripida. In sintesi, le difficoltà in matematica non sono solo una questione di numeri, ma il risultato di come il cervello costruisce, distingue e recupera le informazioni, un processo che per alcuni richiede un dispendio di energie cognitive enormemente superiore rispetto ad altri.

Difficoltà in matematica: anche una questione di cablaggio cerebrale e genetica

Le abilità matematiche non risiedono in un singolo "centro della matematica", ma emergono dalla collaborazione di diverse aree del cervello, in particolare il solco parietale e la corteccia prefrontale, la corteccia parietale posteriore, la corteccia ventrale temporo-occipitale. Piccole variazioni nel volume e nella struttura di queste aree specifiche sembrano essere responsabili delle differenze individuali che riscontriamo in matematica. Il già citato studio del 2024, pubblicato sulla rivista Science Advances, nei bambini con difficoltà matematiche, si osservano spesso volumi ridotti di materia grigia e una minore integrità della materia bianca, che funge da "autostrada" per le informazioni tra le diverse aree cerebrali coinvolte nei calcoli matematici. Queste variazioni non indicano veri e propri deficit cognitivi: descrivono semplicemente una diversa configurazione del nostro cervello nel processare i numeri.

Queste differenze strutturali hanno una forte componente genetica. Come riporta sempre lo studio pubblicato su Science Advances, ricerche su gemelli suggeriscono che i fattori genetici spiegano circa il 60-70% delle differenze nelle abilità matematiche. La stessa ricerca ha persino identificato specifici profili di espressione genica nel cervello correlati con le capacità matematiche: per esempio, i geni legati alla segnalazione neuronale e all'attività dei canali del potassio sembrano giocare un ruolo cruciale nella plasticità sinaptica necessaria per l'apprendimento. Inoltre, come riportato dalla revisione Neurobiology of numerical learning, varianti genetiche specifiche, come quelle sul gene ROBO1, sono state collegate al volume della materia grigia e della corteccia parietale destra, influenzando direttamente la capacità di elaborare le quantità.

A livello chimico, anche l'equilibrio dei neurotrasmettitori è fondamentale. È stato osservato che le concentrazioni di GABA (un neurotrasmettitore inibitorio) e glutammato (eccitatorio) nel solco intraparietale predicono il rendimento matematico e la capacità di apprendimento, suggerendo che la plasticità cerebrale in queste aree è regolata da precisi meccanismi molecolari che variano da persona a persona.

Cervello e rappresentazioni mentali nei bambini: lo studio

Oltre alla struttura fisica del cervello, le difficoltà matematiche derivano dal modo in cui il cervello elabora le informazioni. Un aspetto cruciale è la capacità del cervello di creare rappresentazioni distinte per diverse operazioni. Nei bambini con buone abilità matematiche, il cervello attiva percorsi neurali chiaramente differenziati quando affronta un'addizione rispetto a una sottrazione. Al contrario, nei bambini con difficoltà di apprendimento matematico, queste rappresentazioni neurali appaiono "sfocate" e sovrapposte: il cervello fatica a distinguere a livello neurale tra le due operazioni. Questa mancanza di differenziazione neurale si riscontra in aree chiave come il solco intraparietale e la corteccia temporale anteriore, deputata alla memoria semantica.

La confusione a livello neurale si traduce in strategie comportamentali inefficienti. Mentre gli individui competenti passano rapidamente dal conteggio al recupero diretto dei fatti aritmetici dalla memoria (sapendo automaticamente che 3+4 fa 7), chi ha difficoltà continua ad affidarsi a procedure laboriose e lente, come il conteggio sulle dita, anche per calcoli semplici. Inoltre, le operazioni più complesse sovraccaricano la memoria di lavoro. Uno studio del 2018 pubblicato su Brain Structure and Function ha dimostrato che gli individui con elevate capacità matematiche reclutano aree frontali aggiuntive per gestire questo carico cognitivo extra, mentre chi ha difficoltà non riesce a mobilitare queste risorse neurali in modo efficace, portando a prestazioni inferiori.

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