Плюс і мінус: у мозку виявили "математичні" нейрони

У мозку є нейрони, що активуються під час певних математичних операцій. Про це свідчить дослідження, проведене університетами Тюбінгена та Бонна. Отримані дані говорять, що деякі з виявлених нейронів активні виключно під час додавання, тоді як інші активні під час віднімання, повідомляє Science Daily.

У процесі аналізу вчені зіткнулися з цікавим феноменом: однією з вивчених ділянок мозку була так звана парагіпокампальна кора. Там же дослідники виявили нервові клітини, які порушувалися саме під час додавання чи віднімання.

Однак під час додавання в процесі розв'язання однієї й тієї ж арифметичної задачі поперемінно активізувалися різні адитивні нейрони. Образно кажучи, це якби клавіша плюс на калькуляторі постійно змінювала своє положення. Те саме було і з відніманням. Дослідники також називають це "динамічним кодуванням".

Нейронам байдуже, чи записано інструкцію з обчислення у вигляді слова або символу. Більшість молодших школярів, певно, вже знають, що три яблука плюс два яблука в сумі дають п'ять яблук. Однак те, що відбувається в мозку під час таких обчислень, до поточного дослідження багато в чому невідоме.

Дослідники користувалися можливостями відділення епілептології Університетської клініки Бонна. Воно спеціалізується на хірургічних втручаннях на головному мозку людей, які страждають на епілепсію. У деяких пацієнтів напади завжди походять з однієї і тієї ж ділянки мозку.

Щоб точно локалізувати цю дефектну ділянку, лікарі вживлюють пацієнтам кілька електродів. Зонди можуть бути використані для точного визначення походження спазму. Крім того, через проведення можна виміряти активність окремих нейронів.

У поточному дослідженні взяли участь п'ять жінок і чотири чоловіки. Їм імплантували електроди в так звану скроневу частку мозку для реєстрації активності нервових клітин.

Учасники мали розв'язати прості арифметичні завдання. "Ми з'ясували, що під час додавання активуються різні нейрони, ніж під час віднімання", — пояснює професор Флоріан Морман із відділення епілептології університетської лікарні Бонна.

Справа була не в тому, що одні нейрони реагували лише на знак “+”, а інші — лише на знак “-”. "Навіть коли ми замінили математичні символи словами, ефект залишився колишнім", — пояснює Естер Каттер, авторка захистила докторську дисертацію в дослідницькій групі професора Морманна.

"Наприклад, коли піддослідних просили порахувати "5 і 3", їхні нейрони додавання знову включилися в роботу, тоді як для "7 менше 4" це зробили їхні нейронами віднімання", — говорить Каттер.

Це показує, що виявлені клітини фактично кодують математичну інструкцію до дії. Так, мозкова активність з великою точністю показувала, які завдання випробувані прямо зараз прораховували: дослідники вводили моделі активності клітин у комп'ютерну самонавчальну програму.

У той же час учені повідомляли програмному забезпеченню, чи обчислюють випробувачі зараз суму чи різницю. Коли алгоритм зіткнувся з новими даними про діяльність після цієї фази навчання, він зміг точно визначити під час якої обчислювальної операції він був записаний.

Раніше Фокус повідомляв, що вченим вдалося записати на відео, яким чином у мозку формуються нові спогади.

Всесвіт, як припускають дослідники, може виявитися чимось на зразок нейронної мережі, що самонавчається.

Учені спостерігали за допомогою мікроскопа, як працюють нейрони в медуз, і навчилися читати їхні думки.