Будь вы аспирант, занимающийся сложной линейной алгеброй, или гурман, рассчитывающий чаевые в ресторане, - все мы ежедневно используем математику в той или иной форме. Но то, как наш мозг выполняет арифметические действия, до сих пор остается загадкой для ученых. Теперь группа исследователей из Германии обнаружила новую интригующую закономерность в нашем математическом сознании.
14 февраля исследователи из Боннского университета и Тюбингенского университета в Германии обнаружили, что определенные нейроны загораются при выполнении различных математических операций. Результаты исследования были опубликованы в журнале Current Biology. Нейроны - это нервные клетки, которые передают сигналы по всему телу, но в основном они сосредоточены в головном мозге и позвоночнике. Нейроны используют химические нейротрансмиттеры для передачи сигналов от одного нейрона к другому, что позволяет нам думать, чувствовать и двигаться.
В отделении эпилептологии Университетской клиники Бонна исследователи специализируются на хирургической процедуре, которая позволяет имплантировать электроды в мозг пациентов с эпилепсией. Эти электроды в первую очередь используются для определения происхождения припадков, но они также могут показать, какие нейроны работают во время выполнения различных задач. Авторы исследования поняли, что они являются идеальным инструментом для исследования.
Испытуемым, пяти женщинам и четырем мужчинам, имплантировали электроды в медиальную височную долю - часть мозга, важную для обработки памяти. Поскольку они проходили лечение от эпилепсии, с которой невозможно справиться с помощью лекарств, электроды должны были помочь определить часть мозга, вызывающую приступы, для возможного ее удаления.
Каждый человек должен был решить ряд простых математических задач на сложение или вычитание. Некоторые задачи были написаны цифрами и символами (2+2), а некоторые - словами (сложить два и два). Пока испытуемые решали задачи, активность их нейронов регистрировалась с помощью электродов. Исследователи обнаружили, что при сложении и вычитании возбуждался совершенно разный набор нейронов, причем не имело значения, была ли задача выражена символами или словами.
Для того чтобы проверить, что различные уровни активности действительно соответствуют решению различных математических задач, исследователи обработали все данные с помощью самообучающейся компьютерной программы. Сначала они обучили систему, введя данные об активности нейронов для каждой математической задачи и о том, выполнял ли испытуемый сложение или вычитание. После обработки данных, полученных в ходе обучения, программа получила данные об активности нейронов без указания типа математической задачи и смогла определить, складывает или вычитает испытуемый, говорится в исследовании. "Это исследование знаменует собой важный шаг к лучшему пониманию одной из наших самых важных символических способностей, а именно вычисления с помощью цифр", - сказал в пресс-релизе Флориан Морманн, профессор когнитивной и клинической нейрофизиологии в Университетской клинике Бонна и один из авторов исследования.