Учёные нашли в мозге «ментальную карту чисел»: целые числа и дроби укладываются на одну шкалу
Представьте числовую прямую, значения на которой идут от наименьшего к наибольшему. Новое исследование показывает, что человеческий мозг использует похожую систему при сравнении чисел; в ходе исследования учёные обнаружили «ментальную карту», на которой числа имеют уникальные координаты в мозге, что может помогать нам располагать их в порядке величины.
«Числа — это абстрактные понятия, но у нашего мозга есть способы организовывать их, позволяющие нам сравнивать их значения и рассуждать о них», — сказали соавторы исследования Даниэла Валерью, постдокторант исследовательского подразделения когнитивной нейровизуализации INSERM-CEA (UNICOG) во Франции, и Станислас Деан, директор UNICOG.
«Что fascinating — это то, что мозг может объединять числа, которые выглядят очень по-разному, например целые числа и дроби, в рамках общей системы», — рассказали они Live Science в совместном заявлении.
Эта система представляет собой карту для обоих наборов числовых значений в мозге, сообщили они в четверг (22 октября) в журнале PLOS Biology.
Чтобы исследовать, как мозг представляет разные типы чисел, Валерью, Деан и их коллеги использовали высокоразрешающий функциональный магнитно-резонансный томограф (фМРТ), который отслеживает кровоток в мозге как косвенную меру активности. Они измеряли активность мозга у 20 взрослых, пока те выполняли простое задание по сравнению чисел — смеси дробей и целых чисел — и определяли, больше или меньше каждое число, чем предыдущее показанное.
Сканы мозга выявили отчётливые паттерны активности в передней нижней теменной коре — части мозга, известной как ключевая для обработки чисел. Когда участники сравнивали числовые значения, эта область мозга активировалась в организованном паттерне, напоминающем числовую прямую. Целые числа и дроби были представлены вдоль этой общей линии в соответствии с их величиной, а не отображались в отдельных системах.
Исследователи пришли к выводу, что общая карта мозга сводит разные форматы чисел в общую систему на основе представляемых ими количеств.
«Для меня это то, как мозг переходит от символа к его значению», — сказал Эбиот Дерби, когнитивный нейробиолог и основатель компании LifeByLogic, занимающейся психологическими оценками.
Дробь «¼» содержит цифру «4», но значение дроби гораздо ближе к нулю, отметил он. «Паттерны активности отражали это числовое отношение, выходя за пределы самих цифр», — рассказал Дерби, не участвовавший в исследовании, Live Science в электронном письме.
Идея о том, что мозг представляет числовую величину в теменной доле, не нова. Однако учёные в основном понимали, как мозг обращается с целыми числами, а его стратегия в отношении дробей была изучена плохо. Новая работа развивает эти существующие исследования, изучая, как числовая величина и тип числа обрабатываются вместе.
«Насколько нам известно, это первое исследование, изучающее геометрию нейронных репрезентаций в задаче, включающей как целые числа, так и дроби», — писали исследователи в своём отчёте. «В будущем может быть интересно расширить настоящую работу на десятичные числа».
Согласно предыдущим работам, «учёные уже знали, что дроби и целые числа задействуют перекрывающиеся части числовой сети мозга», — сказал Дерби. «Это исследование даёт нам более чёткую картину того, как организованы их значения».
В будущем команда могла бы изучить, как эта нейронная репрезентация различается у людей разного возраста, уровня образования и математической подготовки, предположил Дерби. Исследование также включало только носителей французского языка, поэтому может не отражать различия между языками или культурами.
«Я хотел бы увидеть, как эта организация развивается по мере обучения людей», — сказал Дерби. Например, команда могла бы наблюдать за детьми до и после того, как они изучат дроби, чтобы увидеть, сопровождаются ли изменения в активности мозга лучшим пониманием.
В текущем исследовании участникам было труднее сравнивать дроби, чем целые числа, отметили исследователи; они были медленнее и делали больше ошибок при работе с дробями, что было ожидаемо. Но результаты исследования не дают подсказок о том, почему.
«Наше исследование не было задумано, чтобы объяснить, почему дроби труднее изучать или понимать», — рассказали Валерью и Деан Live Science. «Новое в нашем исследовании — это то, что мы показываем, что эти разные типы чисел организованы в рамках общей карты в мозге».
Источники: Live Science, PLOS Biology.
