اكتشاف حلول المسائل الرياضيّة الصعبة والمُعقدة قد يشكل مصدراً للسعادة النفسيّة بشكل عام، وحتى السعادة العصبية التي تسري على طول النخاع الشوكي للإنسان مسببةً شعوراً مُرضياً بالذكاء والنشاط.
تاريخيّاً وإلى الآن، حاول العلماء القيام بالعديد من الدراسات من أجل فهم كيمياء الدماغ وما يحدث له عندما يقوم بهذه القفزات الضخمة، والتي هي قفزات ما بين الحالة الأولى والتي هي حالة الجهل بمعرفة الحل، إلى الحالة الثانية والتي هي حالة اكتشاف الحل والوصول إليه.
الآن وباستخدام مزيح مُبتكر من طرق التحليل والمسح الدماغي استطاع العلماء أن يُحدّدوا 4 مراحل رئيسيّة لعمليّة التفكير الإبداعي التي تقود بدورها لحل المسائل الرياضيّة.
ضمن بحث علمي نُشر على مؤسسة العلوم النفسيّة، قام الفريق البحثي بقيادة جون آندرسون أستاذ علم النفس في جامعة كارنيجي ميلون بإثبات طريقة مُحدّدة لفهم آلية عمل الدماغ أثناء الانتقال من مرحلة فهم المسألة إلى مرحلة حل المسألة، مع الأخذ بعين الاعتبار للوقت اللازم لكل من هذه المراحل.
وجدت تحليلات المسح الدماغي التي قام بها الفريق أن هناك أربع مراحل لعمليّة حل المسائل التي يقوم بها الدماغ، والتي هي:
مرحلة الترميز (التحميل).
مرحلة التخطيط (الاستراتيجيّات).
مرحلة الحل (استخدام الرياضيات).
مرحلة الاستجابة (كتابة الحل).
وقد صرّح آندرسون بأنه سعيد جداً بنتائج هذه الدراسة، ولا سيما في ضوء الإمكانات المُتاحة لديهم بخصوص تقنيّات مسح الدماغ وتحليل مُعطياته.
مُجريات البحث وكيفيّة تصوير عمل الدماغ
من أجل تسجيل هذه العمليّات والمراحل السريعة، قام الفريق بالطلب من مجموعة من الرجال والنساء تفسير وحل بعض من المعادلات الرياضيّة التي لم يروها من قبل.
فالرياضيات بحد ذاتها ليست صعبة، معظمها مُجرّد عمليات جمع وطرح، لكن التلاعب في بعض الرموز والعلامات وتبديل أماكنها هو الذي يجعل من الأمر يحتاج لبعض من التفكير والتخطيط.
وقام الفريق خلال الدراسة بتنويع المسائل الرياضيّة المطروحة على المشاركين من أجل إثارة وإرهاق بعض المناطق والمراحل المسؤولة عن التفكير خلال حل هذه المسائل، فكانت بعض هذه المسائل صعبة الترميز أي استبدال المُعطيات كالرقم 5 مثلاً برمز كـ X بينما بعض المسائل الأخرى كانت تحتاج لعمليّة تخطيط أكبر من المعتاد.
استخدم الفريق خلال الدراسة نوعان من تقنيات التصوير بالرنين المغناطيسي MRI، وذلك من أجل تصنيف أدمغة المشاركين تبعاً لما كانوا يفعلون أثناء حل هذه المسائل
إحدى هذه التقنيات قامت بتتبّع (أنماط الإطلاق العصبيّة) أثناء حل المسائل، أما التقنيّة الثانية فقد قامت بتحديد التحولات الهامة التي حدثت عند الانتقال من مرحلة ذهنيّة مُعيّنة إلى مرحلة أخرى تليها.
وقد قام فريق البحث بالعمل على 88 مسألة رياضيّة، وهي المسائل التي استطاع المشاركين في الدراسة حلها بنجاح، ومن ثمّ تبينت نتائج هذه البحث وأصبحت واضحة لديهم.

نتائج البحث وما تبيّن من خلاله

وجدَ الباحثون أن هناك أربع مراحل مُنفصلة يتم الاعتماد عليها في حل المسائل الرياضيّة، وهذه المراحل تختلف في بينها من حيث المدة بمقدار ثانية واحدة أو أكثر. فعلى سبيل المثال مرحلة التخطيط تحتاج من الوقت أكثر مما تحتاجه المراحل الأخرى ولا سيما إن كان الشخص ذكيّاً.
المراحل جميعها موجودة أثناء عمليات حل المسائل الرياضيّة ولا سيما تلك المسائل التي يصح تسميتها بالمسائل الإبداعيّة.
وليس فقط الرياضيات، بل في كل شيء آخر، فإن معرفة كيفيّة عمل الدماغ وماهي المراحل التي يمر بها مُفيد في عدّة مجالات ولا سيما تأليف الكتب الدراسيّة والمناهج وخصوصاً تلك المبنيّة على الرياضيات في تدريسها.
وأضاف آندرسون في نهاية الدراسة مُصرّحاً بأن القول بأنه ربما لم نتمكن من معرفة كل ما تقوم به الأدمغة أثناء حلها للمسائل، إلا أن تقنيّات المسح الدماغي استطاعت أن تُعطينا فكرة أوضح لما يجري في العقول عند العمل، وهذا الأمر مُفيد جداً، لاسيما أنه سيقودنا لفهم أكبر لعقول الطلاب وكيفيّة تفكيرهم.