Плюс и минус: в мозге обнаружили "математические" нейроны

В мозгу есть нейроны, которые активируются во время определенных математических операций. Об этом свидетельствует исследование, проведенное университетами Тюбингена и Бонна. Полученные данные говорят, что некоторые из обнаруженных нейронов активны исключительно во время сложения, тогда как другие активны во время вычитания, сообщает Science Daily.

В ходе анализа ученые столкнулись с интересным феноменом: одной из изученных областей мозга была так называемая парагиппокампальная кора. Там же исследователи обнаружили нервные клетки, которые возбуждались именно во время сложения или вычитания.

Однако при суммировании во время выполнения одной и той же арифметической задачи попеременно активизировались разные аддитивные нейроны. Образно говоря, это как если бы клавиша плюс на калькуляторе постоянно меняла свое положение. То же самое было и с вычитанием. Исследователи также называют это "динамическим кодированием".

Нейронам все равно, записана ли инструкция по вычислению в виде слова или символа. Большинство младших школьников, вероятно, уже знают, что три яблока плюс два яблока в сумме дают пять яблок. Однако то, что происходит в мозгу во время таких вычислений, до текущего исследования было во многом неизвестно.

Исследователи воспользовались возможностями отделения эпилептологии Университетской клиники Бонна. Оно специализируется на хирургических вмешательствах на головном мозге людей, страдающих эпилепсией. У некоторых пациентов приступы всегда происходят из одной и той же области мозга.

Чтобы точно локализовать этот дефектный участок, врачи вживляют пациентам несколько электродов. Зонды могут быть использованы для точного определения происхождения спазма. Кроме того, через проводку можно измерить активность отдельных нейронов.

В текущем исследовании приняли участие пять женщин и четыре мужчины. Им имплантировали электроды в так называемую височную долю мозга для регистрации активности нервных клеток.

Участники должны были выполнить простые арифметические задачи. "Мы обнаружили, что во время сложения активируются разные нейроны, чем во время вычитания", — объясняет профессор Флориан Морманн из отделения эпилептологии университетской больницы Бонна.

Дело было не в том, что одни нейроны реагировали только на знак "+", а другие — только на знак "-". "Даже когда мы заменили математические символы словами, эффект остался прежним", — объясняет Эстер Каттер, автор защитила докторскую диссертацию в исследовательской группе профессора Морманна.

"Например, когда испытуемых просили посчитать "5 и 3", их нейроны сложения снова включились в работу, тогда как для "7 меньше 4" это сделали их нейроны вычитания", говорит Каттер.

Это показывает, что обнаруженные клетки на самом деле кодируют математическую инструкцию к действию. Таким образом, мозговая активность с большой точностью показывала, какие задачи испытуемые в данный момент просчитывали: исследователи вводили модели активности клеток в самообучающуюся компьютерную программу.

В то же время ученые сообщали программному обеспечению, вычисляют ли испытуемые в данный момент сумму или разность. Когда алгоритм столкнулся с новыми данными о деятельности после этой фазы обучения, он смог точно определить, во время какой вычислительной операции он был записан.

Ранее Фокус сообщал, что ученым удалось записать на видео, каким образом в мозгу формируются новые воспоминания.

Вселенная, как предполагают исследователи, может оказаться чем-то вроде самообучающейся нейронной сети.

Ученые наблюдали с помощью микроскопа, как работают нейроны у медуз, и научились читать их мысли.