Два исследования в выпуске журнала Neuron от 18 января 2007 г., опубликованном Cell Press, пролили свет на то, как мозг обрабатывает числовую информацию – как абстрактные величины, так и их конкретные представления в виде символов. Исследователи заявили, что их результаты будут способствовать пониманию того, как мозг обрабатывает количественную информацию, а также приведут к исследованиям того, как численное представление в мозгу развивается у детей. Такие исследования могут помочь в реабилитации людей, страдающих дискалькулией – неспособностью понимать, запоминать и манипулировать числами. Исследователи также заявили, что их результаты раскрывают тайну того, как мозг учится ассоциировать абстрактные символы именно с величинами.
Оба исследования с беспрецедентной детальностью показывают, как структуры в теменной коре – области более высокой когнитивной обработки чуть выше лба – активируются во время восприятия как абстрактных величин, так и числовых символов.
В одной статье Мануэла Пьяцца и его коллеги показали, что области теменной доли активируются в ответ на числа, когда они представлены в виде узоров из точек или арабских цифр.
В своих экспериментах исследователи попросили людей-добровольцев обратить внимание на величины, передаваемые группами точек или числовых цифр, представленных им. Во время процесса мозг испытуемых сканировали с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ), в которой безвредные магнитные поля и радиоволны используются для измерения кровотока в областях мозга, который отражает активность.
Исследователи обнаружили, что первоначальное представление числовых стимулов активировало теменную область мозга испытуемых, которая утихала, когда они адаптировались к стимулу. Однако активация возобновилась, когда испытуемым было представлено резкое изменение количества, независимо от того, было ли оно представлено в том же (точки против точек) или в другом (точки против арабских цифр) обозначениях, что и исходное. Этот отскок показал, что регион обрабатывал числовую информацию.
Однако, чтобы однозначно установить, что мозг испытуемых действительно реагировал на числовую величину, исследователь иногда вводил "девиантный стимул" во второе представление количества по мере того, как мозг к нему приспосабливался. Этот девиантный стимул состоял из другого числа, которое было либо близко, либо далеко от представленного числа. Исследователи обнаружили, что это отклоняющееся количество прерывает адаптацию больше, если оно было далеко от величины адаптации, чем если бы оно было ближе – убедительное доказательство того, что испытуемые обрабатывали числовые величины.
Исследователи пришли к выводу, что их выводы "указывают на важную роль теменной коры в кодировании символических и несимволических величин."
Они также пришли к выводу, что "что особенно важно, мы наблюдали адаптацию и восстановление кросснотации, особенно в правой теменной коре, подтверждая идею о том, что общие нейронные популяции кодируют несимволические величины и символические стимулы." Пьяцца и его коллеги также пришли к выводу, что их результаты проливают свет на то, как мозг учится связывать символы с числами.
"Наши результаты показывают, что, по крайней мере, в мозгу взрослого человека числовые символы и нечисловые числа сходятся в общих нейронных представлениях," они написали. "Возможно, мы придаем значение символам, физически связывая популяции нейронов, чувствительных к форме символов, с ранее существовавшими нейронными популяциями, содержащими несимволическое представление соответствующей довербальной области (e.грамм., численность)."
В другой статье в Neuron Рой Коэн Кадош и его коллеги провели эксперименты, демонстрирующие, что два полушария теменной доли по-разному действуют при обработке чисел. В то время как левая доля скрывает абстрактные числовые представления, правая показывает зависимость от обозначений, используемых для числа, они обнаружили. Исследователи пришли к выводу, что "результаты бросают вызов широко распространенному мнению, что числа представлены в человеческом мозгу исключительно абстрактным образом." Авторы также пришли к выводу, что их результаты "отстаивают существование различных популяций нейронов для чисел, которые зависят от записи в правой теменной доле."
В своих экспериментах исследователи также использовали феномен адаптации, согласно которому мозг адаптируется к стимулам, снижая свою первоначальную активность, и что повторение того же количества приводит к снижению активации по сравнению с изменением количества. Они попросили испытуемых, чей мозг сканировали с помощью фМРТ, просмотреть последовательные числа, представленные на экране, которые представляют либо одинаковые, либо разные величины. Важно отметить, что числа также были представлены в виде двух слов (e.грамм., две или восемь), две цифры (e.грамм., 2 или 8) или смешанное обозначение (два и 8).
Они выдвинули гипотезу "что если бы предположение об абстрактном представлении чисел в [теменной коре] было верным, эффект адаптации наблюдался бы внутри и между обозначениями. Напротив, в случае неабстрактного числового представления мы ожидали, что эффект адаптации будет модулироваться типом обозначений. Этот результат предполагает, что существуют различные популяции нейронов для обозначения." Это означало, что если область мозга просто представляла абстракцию числа (e.грамм., 8) то любое обозначение этого числа (e.грамм., 8 или восемь) вызовет эффект адаптации. В качестве альтернативы, если область мозга обработала определенное неабстрактное число (e.грамм., 8), то адаптация будет видна только для тех же обозначений (e.грамм., 8, но не восемь).
Их анализ выявил эффект обозначения в правой теменной доле, показывая, что в этой области, по-видимому, находятся нейроны, которые обрабатывают неабстрактные числовые представления, в дополнение к нейронам, которые кодируют абстрактные представления числовых величин.
Исследователи заявили, что изучение того, как развивается обработка числовых символов, может иметь клинические последствия. "Исследования развития должны быть сосредоточены на отслеживании появления числовой репрезентации в мозге, в частности, на выяснении того, на какой стадии появляется такое репрезентативное расхождение. Такие результаты могут внести значительный вклад как в область численных исследований познания, так и в реабилитацию людей, страдающих дискалькулией развития," они написали.
Источник: Cell Press