Чи додавати, чи віднімати – важливо для нашого мозку. Адже, залежно від числових операцій, у нашому мозку активізуються різні регіони. При цьому не важливо, чи доводиться рахувати цифри, чи текстові елементи, з’ясували науковці. Мозкові клітини в гіпокампі спеціалізуються або на додаванні, або на відніманні, а нейрони в сусідній ділянці динамічно доповнюють його роботу.
Рахування та абстрактне математичне мислення належить до унікальних здібностей. Зокрема, людський мозок навіть розвинув спеціальну схему та ділянки для розпізнавання числових величин або для опрацювання числа нуль. Науковці навіть ідентифікували числові нейрони. У вчених, котрі розв’язують приклади на рівні вищої математики, додатково активується спеціальна мережа.
Зараз вчені виявили ще одну математичну спеціалізацію нашого мозку: він має спеціальні ділянки для додавання та віднімання, з’ясували Естер Куттер (Esther Kutter) з Боннського університету та її колеги. Для свого дослідження вчені скористалися можливістю заглянути в мозок дев’яти пацієнтам, хворим на епілепсію – завдяки електродам, вживленим у їхній мозок з діагностичною метою. Так вдалося виміряти активність окремих мозкових клітин.
Науковці зосередилися на 258 нейронах у медіальній скроневій частці. Тут розташована, зокрема, парагіпокампальна кора, важлива для пам’яті та навчання. Також тут містяться нейрони, що реагують на певні числові величини. Для свого дослідження науковці з'ясували, які нейрони спалахують, коли піддослідні виконують прості віднімання і додавання – у цифрах, символах і в текстовій формі.
Виявилося: маленька, але важлива група нейронів спалахує при виконанні конкретного завдання– або при додаванні, або при відніманні. “Коли ми просили піддослідних додати 5 до 3, у них спалахували нейрони додавання. Якщо ж треба було від 7 відняти 4, активізовувалися нейрони віднімання”, – повідомила Куттер. Ця специфічна реакція відбувається в обох півкулях в тих же ділянках.
Цікаво, що активізація нейронів додавання чи віднімання відбувалася незалежно від того, в якій формі представлені завдання на підрахунок. “Навіть замінивши математичні символи на слова, ефект залишався видимим”, – пояснила Куттер. Тож науковці дійшли висновку, що ці нейрони кодують математичні інструкції, незалежно від їхньої форми. Вираження нейронної активності під час виконання підрахунків було настільки показовим, що алгоритм лише за мозковою активністю піддослідних міг розпізнати, чи вони додавали, чи віднімали.
Мозкові клітини підрахунку розділені між двома мозковими ділянками, пов’язаними з навчанням і пам’яттю: гіпокампом і парагіпокампальною корою. В обох вчені ідентифікували нейронні групи для додавання й віднімання. Однак є відмінність: здається, що в гіпокампі “математичні” клітини стабільні. Одні й ті ж нейрони зажди спалахують при додаванні, інші – при відніманні.
Інакше все виглядає у парагіпокампальній корі: тут також є нервові клітини, що активуються при додаванні і відніманні, але вони динамічно чергуються: при виконанні одного й того ж завдання по черзі активувалися різні нейрони додавання, засвідчують дослідження. Подібне науковці помітили і для віднімання.
Куттер та її команда пояснюють: математичні нейрони в гіпокампі та парагіпокампальній корі відповідають за різні аспекти підрахунків. “Парагіпокампальна кора могла б бути своєрідною короткочасною пам’яттю для арифметичних правил, які перебирає гіпокамп, виконуючи підрахунки й опрацьовуючи числа згідно з ними”, – сказала команда.
Чи це насправді так і яку роль відіграють окремі нейрони при підрахунку, науковці хочуть з’ясувати в наступних дослідженнях. Вже зараз отримані результати важливі для кращого розуміння людської здатності рахувати.
Nadja Podbregar
Gehirn hat eigene Areale fürs Addieren und Subtrahieren
Current Biology, 2022; doi: 10.1016/j.cub.2022.01.054
Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, 15/02/2022
Зображення: metamorworks/ Getty images
Зреферувала С.К.
21.02.2022