Συναισθηματική υπολογιστική και εκπαίδευση: έξυπνες τεχνικές ανίχνευσης του συναισθήματος και προαγωγής της εκπαιδευτικής διαδικασίας

Abstract

Mathematical anxiety is defined as a feeling of tension, apprehension, or fear that interferes with mathematical performance in various daily-living or academic situations. Cognitive consequences of mathematical anxiety have been studied a lot and revealed that it seriously affects complex problems solving (two-digit mental calculations) due to the corruption of working memory. The correlation of mathematical anxiety to a working memory corruption has been well documented in behavioral level in humans but it should be studied more deeply in a neurophysiological level. The neural basis of mathematical anxiety has recently started to receive attention, but so far there is no study exploring the relation of mathematical anxiety and working memory. This is apparently the first study that intents to investigate the neurophysiological aspects of mathematical anxiety and its implications to the working memory. Multichannel EEG recordings were used to investigate the cortical activations as well as the cortical functional networks. The results indicate that the math anxious group activated many more areas linked with negative emotions and fear, while the non-math anxious group activated regions related to mathematical processing. Network analysis also revealed that the non-math anxious group has more structured cortical networks, with increased connectivity in areas related to mathematical reasoning, like the frontal cortex, in contrast to the previous group that has a more diffused and unstructured network; this provides evidence that the WM of the math-anxious group is corrupted.

Το μαθηματικό άγχος μπορεί να οριστεί ως το συναίσθημα της αποστροφής ή του φόβου των μαθηματικών σε καθημερινές ή ακαδημαϊκές δραστηριότητες. Οι γνωστικές επιπτώσεις του μαθηματικού άγχους έχουν μελετηθεί αρκετά και έχουν αποκαλύψει πως το μαθηματικό άγχος επηρεάζει σημαντικά τα πολύπλοκα μαθηματικά προβλήματα, όπως νοερούς υπολογισμούς διψήφιων αριθμών, εξαιτίας της επιρροής του στην μνήμη εργασίας. Η σχέση μεταξύ μαθηματικού άγχους και μνήμης εργασίας έχει μελετηθεί αρκετά σε συμπεριφορικό επίπεδο, αλλά θα πρέπει να μελετηθεί περισσότερο σε νευροφυσιολογικό επίπεδο. Η νευροβιολογική βάση του μαθηματικού άγχους άρχισε να κεντρίζει το επιστημονικό ενδιαφέρον πρόσφατα και ακόμα δεν υπάρχει κάποια μελέτη η οποία να αποσαφηνίζει την σχέση του μαθηματικού άγχους με την μνήμη εργασίας. Αυτή είναι η πρώτη μελέτη που σκοπεύει να ερευνήσει τις νευροφυσιολογικές συνιστώσες του μαθηματικού άγχους και τις επιδράσεις του στην μνήμη εργασίας. Για τον λόγο αυτό χρησιμοποιήσαμε πολυκάναλες ηλεκτροεγκεφαλογραφικές καταγραφές με σκοπό να μελετήσουμε τις μεταβολές που επιφέρει το μαθηματικό άγχος τόσο σε επίπεδο πηγών όσο και σε επίπεδο ηλεκτροδίων, καθώς και στην οργάνωση των δικτύων λειτουργικ συνδεσιμότητας του εγκεφάλου. Τα αποτελέσματα μας έδειξαν πως τα άτομα που έχουν μαθηματικό άγχος ενεργοποιούν κέντρα που σχετίζονται με τον πόνο και τα αρνητικά συναισθήματα, ενώ εμφανίζουν και αποδιοργανωμένα δίκτυα