В мозге человека обнаружены «математические нейроны»

Shutterstock
Участники эксперимента решали арифметические задачи, пока в мозг были вживлены электроды.

В мозге есть нейроны, которые активируются только во время определенных математических операций. Об этом свидетельствует недавнее исследование, проведенное университетами Тюбингена и Бонна. Некоторые из обнаруженных нейронов активны исключительно во время сложения, тогда как другие — во время вычитания. При этом все равно, записана ли инструкция по вычислению в виде слова или символа.

Результаты опубликованы в журнале Current Biology, кратко о них сообщает EurekAlert!.

«Из экспериментов с обезьянами мы знаем, что в их мозгу существуют нейроны, отвечающие за определенные вычислительные правила. Однако относительно людей практически не было данных на этот счет», — говорит профессор Андреас Нидер из Тюбингенского университета.

Исследователи воспользовались возможностями отделения эпилептологии Университетской клиники Бонна. Оно специализируется на операциях на головном мозге людей, страдающих эпилепсией. У некоторых пациентов приступы всегда происходят из одной и той же области мозга. Чтобы точно локализовать этот дефектный участок, врачи вживляют пациентам в мозг электроды. С помощью этих электродов также можно измерить активность отдельных нейронов.

В исследовании приняли участие пять женщин и четверо мужчин. Им имплантировали электроды в височную долю мозга. Затем участники эксперимента должны были выполнить простые арифметические задачи.

«Мы обнаружили, что во время сложения и вычитания активируются разные нейроны», — объясняет профессор Флориан Морманн из отделения эпилептологии Университетской больницы Бонна.

Дело не в том, что одни нейроны реагировали только на знак «+», а другие — только на знак «–».

«Даже когда мы заменили математические символы словами, эффект остался прежним. Например, когда испытуемых просили посчитать 5 и 3, их нейроны сложения снова включались в работу. Тогда как для 7 уменьшить на 4 активизировались нейроны вычитания», — объясняет Эстер Каттер, один из авторов исследования.

Это показывает, что обнаруженные клетки кодируют именно инструкцию к математическому действию. Активность мозга с большой точностью показывала, какие задачи испытуемые в данный момент решали. Исследователи ввели записи активности клеток в компьютерную нейросеть. После обучения ей нужно было определить, какое из арифметических действий записано на разных незнакомых ей моделях. Алгоритм смог сделать это очень точно.

«Это исследование знаменует собой важный шаг к лучшему пониманию одной из наших самых важных символических способностей — вычислению», — подчеркивает Морманн.

На сайте могут быть использованы материалы интернет-ресурсов Facebook и Instagram, владельцем которых является компания Meta Platforms Inc., запрещённая на территории Российской Федерации