När hjärnan dissar kalkylerna

När restaurangnotan kommer in och kvällens utgifter ska delas uppstår inte sällan en viss förlamning i sällskapet. Blickarna på notans summor blir glasartade, inte bara på grund av slutsummans storlek, och att det är pinsamt att prata om pengar, utan också för att det känns så tungt att räkna. Många avskyr att räkna i huvudet.

Det finns en normal variation i vår fallenhet för att hantera siffror, men för dem med särskilt stora svårigheter finns en diagnos reserverad: dyskalkyli. Termen definieras som ”en svårighet att utföra matematiska beräkningar som inte kan förklaras av bristande utbildning, lågt IQ eller sensoriska nedsättningar”. Att definiera ”svårighet” kan i sig vara en svårighet. I boken Dyskalkyli – finns det? av Ingvar Lundberg och Görel Sterner, diskuteras en rad olika definitioner, inklusive om och hur man kan sätta matematikförmågan i relation till andra förmågor och definitioner som utgår från förmågan att ta till sig undervisning. Enligt ett kriterium, som ofta används, kvalificerar sig mellan tre och sex procent av alla skolbarn för diagnosen dyskalkyli, och den är lika vanligt förekommande hos flickor som hos pojkar.

Redan innan begreppet fått mer allmän spridning har det uppstått konflikter. Många är skeptiska till att kategorier som påminner om medicinska diagnoser över huvud taget används, vare sig de heter dyslexi, adhd eller dyskalkyli. Andra hävdar att barn med matematikproblem helt enkelt har allmänna intellektuella svårigheter och att det inte är relevant att införa ett separat begrepp. Forskare som länge har hävdat diagnosen dyslexi menar att dyskalkyli ska ses som en subgrupp till dyslexi, och att problemen i grunden har med språket att göra.

Det är också riktigt att många som skulle kunna få diagnosen dyskalkyli också kvalificerar sig för diagnosen dyslexi och adhd. Men det finns också studier som visar att dyslexi och dyskalkyli kan särskiljas: barn som har dyskalkyli har större svårigheter att bedöma antal, medan barn med dyslexi har större språkliga svårigheter. I en studie lät man barn med antingen diagnosen dyskalkyli eller dyslexi genomgå en rad olika tester av arbetsminnet. Barnen med dyskalkyli hade framför allt problem med det visuospatiala arbetsminnet, det vill säga rumsligt minne, som är förmågan att koppla ihop synintryck med rumsliga dimensioner. Däremot hade de inga svårigheter med det fonologiska korttidsminnet, som innebär att tillfälligt kunna lagra verbal information. Visuospatialt arbetsminne och matematik är alltså sammankopplade, vare sig barnen har diagnosen dyskalkyli eller inte.

Oavsett teoretiska och politiska meningsskiljaktigheter om diagnosen dyskalkyli, så används begreppet inom forskningen, och ger kunskap om kopplingen mellan matematisk förmåga och hjärnan. I en studie undersökte man hjärnaktivitet hos barn med och utan dyskalkyli, medan barnen utförde en visuospatial arbetsminnesuppgift. Man kunde då se att barnen med dyskalkyli hade lägre hjärnaktivitet i högra intraparietala cortex, liksom i två områden i frontalloben. De hade också mindre volym av vit substans. Aktiviteten just i högra parietalloben var dessutom kopplad till hur väl de presterade på två olika arbetsminnestester.

I en annan studie av barn med och utan dyskalkyli använde sig forskarna av en uppgift som inte krävde vare sig uträkningar eller siffror: barnen skulle bara uppfatta antal. De fick se två mängder med fyrkanter på skärmen och skulle avgöra vilken som innehöll flest. Om det var sju fyrkanter till vänster och fem fyrkanter till höger på skärmen så skulle de trycka på den vänstra knappen. Barnen med dyskalkyli hade problem med den här uppgiften, särskilt när det bara var små skillnader i antalet fyrkanter. När hjärnaktiviteten i de två grupperna jämfördes såg forskarna återigen att barnen med dyskalkyli hade lägre aktivitet i högra intraparietala cortex, liksom i två områden i frontalloben och i occipitalloben (synbarken).

Ett område som dyker upp gång på gång i studier av dyskalkyli är just intraparietala cortex. För att specifikt utforska betydelsen av det här området i hjärnan har forskarna försökt slå ut funktionen i parietalcortex för att se om det kan ge symtom som liknar dem vid dyskalkyli. Att ”slå ut” ett område i hjärnan kan låta dramatiskt, men det är inte fråga om någon operation. Metoden som används kallas transkraniell magnetisk stimulering och går så till att man sätter en femton centimeter lång isolerad kabel, formad som en åtta, mot huvudet på en försöksperson. När en ström passerar genom kabeln alstras ett magnetfält, som i sin tur stör signalerna i nervcellerna i ett några kvadratcentimeter stort område i hjärnbarken. På så sätt störs funktionen i det området under några sekunder eller minuter, och då går det att testa om området används för en viss funktion. När Roi Cohen Kadosh och hans medarbetare, vid University college i London, störde funktionen i parietalcortex med transkraniell magnetisk stimulering, såg de att försökspersonerna fick problem med enkla matematiska uppgifter, som att avgöra vilket av två tal som är störst. På så sätt hade forskarna skapat en virtuell dyskalkyli.

Resultaten i olika studier av dyskalkyli stämmer förvånansvärt väl överens vad gäller att peka ut intraparietala cortex som den avgörande regionen i sammanhanget. I en översiktsartikel om dyskalkyli från år 2009 sammanfattar författarna forskningsläget i en enda mening: ”Nuvarande forskning pekar på en enda biologisk markör för dyskalkyli: en avvikelse i intraparietala cortex.”

Dyskalkyli är till stor del ärftligt. En tvillingstudie visar att så mycket som sextio till sjuttio procent av matematiksvårigheterna hos 7–9-åringar är genetiskt betingade, och bara tio procent förklaras av uppväxtmiljön. Ungefär hälften av individerna med dyskalkyli har också läs- och skrivsvårigheter. Det har föreslagits att en mer allmän påverkan på vänster parietallob förklarar både lässvårigheter och matematiksvårigheter, medan en mer specifik påverkan på intraparietala cortex, eller endast höger parietallob, skulle ge dyskalkyli utan lässvårigheter. Men detta är ännu bara en hypotes.

Förutom den normala, medfödda variationen i matematisk förmåga finns flera tillstånd som är associerade med högre risk för dyskalkyli, som epilepsi, Turners syndrom, fragil X-syndromet och extremt tidig födsel. Den största gruppen är barn som är extremt tidigt födda och har låg födelsevikt, en företeelse som har blivit vanligare i takt med att fertilitetsbehandling och artificiell insemination ökar tvilling- och trillinggraviditeterna och att bättre sjukvård leder till att extremt tidigt födda barn oftare överlever.

I en australisk studie undersökte man barn som var födda före vecka 28, eller vägde under 1 000 gram när de föddes. Dessa barn slogs samman till en studiegrupp. Kontrollgruppen bestod av barn som fötts med normal vikt och efter normal graviditetslängd. Barnen testades då de var elva år gamla. Det visade sig att studiegruppen presterade sämre inom en mängd olika funktionsområden, inklusive språkliga tester, tester av långtidsminne, reaktionssnabbhet och arbetsminne. Men de mest uttalade problemen fanns inom matematik. Av de extremt tidigt födda hade sju procent stora problem med matematik, jämfört med en procent i kontrollgruppen. Måttliga problem sågs hos tjugosex procent av de extremt tidigt födda jämfört med elva procent i kontrollgruppen. De kognitiva svårigheterna ledde till att de extremt tidigt födda dubbelt så ofta var tvungna att gå om en klass, och dubbelt så ofta behövde specialundervisning.

Hos extremt tidigt födda barn finns en mängd olika förändringar i hjärnan som kan vara orsaken till deras problem. Variationen mellan individer är stor, och vilket område i hjärnan som påverkats avgör vilka problem som uppstår. I en studie undersöktes en grupp tonåringar vilka alla hade fötts extremt tidigt och senare fått diagnosen dyskalkyli. Med en MR-kamera analyserades tjockleken på den grå substansen och jämfördes med den i en kontrollgrupp. Gruppen med dyskalkyli visade sig ha tunnare lager grå substans i ett enda område: intraparietala cortex. Många av barnen hade förmodligen mer utbredda förändringar i andra områden av hjärnan. Men förändringen i intraparietala cortex var den minsta gemensamma nämnaren i just den här gruppen som valts ut därför att de hade dyskalkyli. Kopplingen mellan intraparietala cortex och uppfattning av matematiska tal gäller alltså inte bara normal variation i matematikförmåga, och för barn med ärftlig risk för dyskalkyli, utan också matematikproblem som uppstår på grund av extremt tidig födsel.

De flesta förändringar i hjärnan är små. De kan bara upptäckas om man jämför en hel grupp av barn med liknande problem med en annan grupp barn utan problem. Många hoppas att vi i framtiden kommer att kunna förbättra analysmetoderna så att små avvikelser kan upptäckas hos enstaka individer. Det skulle kunna leda till att man på ett tidigt stadium kan identifiera barn som löper risk att få framtida kognitiva problem, långt innan dessa märks i skolan. Man skulle då tidigt kunna ge dem det stöd och den extra träning som de behöver. Barnen skulle då inte heller kategoriseras utifrån nuvarande diagnoser, som adhd eller dyslexi, utan baserat på de områden i hjärnan där man sett en förändring. Då skulle lärare kunna ställas inför frågan om hur de bäst ska hjälpa ett barn med ”nedsatt kortikal tjocklek i höger intra- och inferiora parietalcortex”. En uppgradering av lärarutbildningens neurovetenskapliga innehåll blir förmodligen nödvändig.