04.07.2013

Наш мозг и математика

Оказывается, среди 100 миллионов клеток нашего головного мозга есть такие, которые предназначены для понимания цифр.

Ни один человек не умеет с рождения считать «один, два, три» или произносить буквы алфавита «А, Б, В». Но мозг, совершенно очевидно, по-разному обходится с этими, доступными исключительно человеку, но очень разными типами знаний. Многие люди, например, гораздо сильнее в одной области, чем в другой, проявляя большую склонность к речевым навыкам или к навыкам счета.

Поэтому, если мы поймем, как мозг кодирует разные системы, это поможет, скажем, детям с речевыми и языковыми нарушениями, а также тем, кому приходится туго со счетом. Это также поможет нам больше узнать о том, как работает мозг, обрабатывая новую информацию и приобретая знания.

В ходе нового исследования, результаты которого опубликованы в журнале Journal of Neuroscience, ученые устроили проверку группе из семи человек с диагнозом эпилепсии, вживив им в мозг электроды, чтобы установить причину их приступов. Эти пациенты помогли исследователям узнать много нового о мозге человека, в том числе, как работает мозг, воспроизводя речь, и как анестезия воздействует на сознание. Электроды дают ученым информацию об источниках электрических возмущений, которые вызывают приступы эпилепсии. После эксперимента некоторые пациенты могут получить возможность для дополнительного хирургического вмешательства с целью удаления поврежденной области. То, что в мозг пациентам вживляются электроды для отслеживания деятельности нейронов, является весьма необычным обстоятельством, и поэтому таких пациентов довольно часто просят согласиться на клинические исследования мозговой деятельности.

В ходе первого эксперимента, цель которого – найти в мозгу «зону цифр», участники смотрели на однозначные числа, на буквы, на иностранные цифровые символы из незнакомых им языков, а также на искаженные изображения чисел и букв, прочитать которые невозможно. Эти люди должны были нажимать клавиши на компьютере, указывая, могут они или нет прочитать каждый знак. В ходе второго эксперимента добровольцам показывали числа, затем означающие числа слова («один» вместо 1), а потом слова, похожие по звучанию на названия чисел (глагол «три» вместо цифры 3), и они читали их вслух.

Ученые выделили группу из 1-2 миллионов клеток в области мозга, носящую название височная нижняя извилина, которая идет в обе стороны в районе наружных слуховых проходов. Эти клетки реагировали намного живее, когда участники видели сами цифры, а не обозначающие их слова, смотрели на напоминающие цифры бессмысленные символы, а также на цифры, написанные на незнакомом иностранном языке.

«Это первое в истории исследование, указавшее на существование в человеческом мозгу кластера нервных клеток, которые специализируются на обработке цифр, - заявил доцент кафедры неврологии Стэнфордского университета доктор Джозеф Парвизи (Josef Parvizi), являющийся главным автором данного исследования. – Это яркое подтверждение того, что наш мозг способен меняться в ответ на обучение. Ни один человек не обладает врожденной способностью распознавать цифры».

Поскольку в ходе второго эксперимента участников просили отличить созвучные слова и числа (глагол «три» и числительное «три»), ученые смогли определить, что разные участки мозга активировались не только от звучания слова, но и от представления цифры.

Авторы исследования говорят, что участок мозга, который в основном обрабатывает цифры, близок к участку, отвечающему за расшифровку языка. Это вполне логично, потому что люди зачастую читают слова и цифры вместе. Этим можно объяснить результаты предыдущих работ, которые показали, что некоторые виды повреждений головного мозга способны нарушить способность человека читать буквы, в то время как способность читать цифры у него сохраняется. Либо же такая травма может вызвать дислексию, или неспособность к чтению, но способность распознавать цифры у человека при этом сохраняется.

Интересно также другое. Те клетки, которые реагируют на цифры, похоже, физически близки к тем, которые обрабатывают искаженные изображения чисел и иностранные числовые символы. Это говорит о том, что у них может быть общее происхождение и что они могут являться особыми версиями клеток, которые обычно обрабатывают визуальные образы линий, углов и изгибов. Дополнительные исследования этого участка мозга могут дать нам информацию о том, как в процессе обучения и познания выделяется эта подгруппа клеток, которая начинает обрабатывать конкретно числа.

Такие исследования также помогут объяснить, по какой причине эти участки не выделяются в ходе экспериментов с формированием изображений, когда ученые не могут использовать вживленные электроды для отслеживания физиологической активности. Поскольку височная нижняя извилина очень близка к слуховым каналам, ядерно-магнитно-резонансные томографы, определяющие изменения в использовании нервными клетками кислорода и тока крови, могут оказаться недостаточно чувствительными, чтобы выявить активность нейронов в этой области.

Тем не менее, говорят ученые, сочетанием различных методов и приемов можно добиться лучшего понимания того, как работает механизм нашего мозга. А это поможет раскрыть самые непостижимые его тайны.

Майя Шалавиц

Источники:

1. ИноСМИ.Ru