В височной коре нашли нейроны сложения и вычитания
В мозгу есть нейроны, которые активируются во время совершения определенных математических операций. Одни из обнаруженных клеток активны исключительно во время операций сложения, тогда как другие — при совершении операций вычитания. При этом эти нейроны реагируют одинаково, независимо от того, записана ли инструкция вычислений в виде слова («прибавить» или «отнять») или символа (знаков плюс и минус). Статья опубликована в журнале Current Biology.
В совершении даже самых простых арифметических действий задействованы сразу несколько систем мозга. Считается, что у людей и приматов основную роль в формировании представлений о числах и манипулировании числами играют теменная и префронтальная кора. Однако и другие зоны участвуют в обеспечении этих операций, например, медиальная височная кора. Так, известно, что объем гиппокампа и его функциональная связь с дорсолатеральной и вентролатеральной префронтальной корой предопределяют успех в математике у младших школьников. А снижение объема серого вещества парагиппокампальной извилины отмечается у детей с дискалькулией — трудностями в обучении или понимании арифметики (дискалькулия — достаточно сложный феномен, который не объясняется единичным структурным изменением, она связана с множеством и других изменений в структуре серого и белого вещества целого ряда регионов мозга, и указанное снижение лишь одно из этого большого списка). И, наконец, в медиальной височной коре находятся отдельные группы нейронов, которые кодируют числа. А как нейроны этого региона участвуют непосредственно в операциях сложения и вычитания неизвестно.
Андреас Нидер (Andreas Nieder) из Тюбингенского университета и Флориан Морманн (Florian Mormann) из Боннского университета вместе с группой ученых провели исследование, в котором приняли участие пациенты с резистентной формой эпилепсии — пять женщин и четыре мужчины. Для лечения эпилепсии участникам имплантировали электроды в височную долю мозга, но также эти электроды позволили ученым изучить активность отдельных нейронов височной доли во время того, как участники совершали простые арифметические операции с числами от нуля до пяти. Числа предъявлялись в одних задачах в виде арабских цифр, а в других — соответствующим количеством точек. Арифметическое действие также было записано двумя способами: либо знаками плюса и минуса, либо немецкими словами «und» и «weniger», обозначающими сложение/прибавление и вычитание. Для ответа участники с помощью сенсорной панели с цифрами от нуля до девяти вводили ответ, а затем получали обратную связь, указывающую, был ли результат правильным («richtig») или ложным («falsch»).
В ходе эксперимента авторы зарегистрировали потенциалы действия 585 одиночных нейронов из медиальной височной коры, среди них 126 нейронов в парагиппокампальной коре, 199 нейронов в гиппокампе, 107 нейронов в энторинальной коре и 153 нейрона в миндалевидном теле. А далее используя многофакторный дисперсионный анализ (ANOVA) ученые среди этих нейронов нашли те, которые избирательно активируются только на операции сложения, а другие — только на операции вычисления. Арифметическая задача появлялась не сразу, а по одному элементу через каждые 500 миллисекунд: сначала появлялось первое число, следом знак или слово, обозначающие операцию, и последним второе число. Благодаря этому ученые смогли выделить те нейроны, которые реагировали исключительно на обозначающее арифметическое действие: знак или слово (p < 0,001). При этом эти нейроны реагировали одинаково, независимо от того, записана ли инструкция вычислений в виде слова или знака.
Также исследователи вводили модели активности клеток в самообучающуюся компьютерную программу. В то же время они сообщали программному обеспечению, вычисляют ли испытуемые в данный момент сумму или разницу. Когда алгоритм столкнулся с новыми данными о деятельности после этой фазы обучения, он смог с высокой точностью определить, во время какой вычислительной операции он был записан (p <0,05), и снова независимо от того как подана инструкция вычисления, в виде знака или слова. Так авторы дополнительно подтвердили свои результаты.
Авторы считают свою работу важным шагом к лучшему пониманию одной из самых важных символических способностей человека, а именно процессов вычисления с числами. В ходе будущих исследований ученые планируют более детально изучить обнаруженные ими клетки и их популяции.
В последние годы связь математических способностей с функционированием нейронов неизменно привлекает интерес исследователей. Так, в прошлом году американские ученые, которые обратили свое внимание на лобную и теменную области, обнаружили, что высокая концентрация гамма-аминомасляной кислоты в левой средней лобной извилине предсказывает успехи в выполнении математических заданий.
Екатерина Рощина
Чтобы оправдать свой эгоизм
Ученые из Нидерландов провели метаанализ 56 исследований, в которых изучалось умышленное невежество и его мотивы. Он показал, что около 40 процентов людей выбирают не знать о последствиях своего выбора, который влияет на других. Вероятнее всего, люди делают это, чтобы не поступать альтруистично. Результаты опубликованы в Psychological Bulletin. Иногда люди намеренно избегают информации о негативных последствиях своих действий, чтобы оправдать свой эгоизм. Одни выбирают не узнавать о том, этично ли производство товаров, которые они покупают, другие не хотят знать об изменении климата или даже отрицают его, чтобы не менять свой образ жизни, третьи избегают информации об условиях жизни сельскохозяйственных животных. Такое поведение называют умышленным или преднамеренным невежеством, и исследования показывают, что оно приводит к снижению альтруистического поведения. В 2006 году ученые из США придумали и протестировали парадигму для измерения умышленного невежества. Они предлагали участникам эксперимента выбрать денежное вознаграждение, которые они получат, и в то же время денежное вознаграждение получал и другой человек. Сумма вознаграждения второго зависела от выбора первого. Например, тот, кто принимал решение, мог взять 5 долларов, и тогда другой получил бы такую же сумму (альтруистичный вариант). Также он мог взять 6 долларов, но в таком случае второй бы получил только доллар (эгоистичный вариант). Участники, принимающие решения в одном случае сразу знали, к каким результатам приведет каждый их выбор. В другом случае участники знали лишь суммы, которые может получить другой, но не знали, при каких условиях. Однако можно было спросить — и это было бесплатно. В том эксперименте 74 процента людей действовали альтруистично, если знали о последствиях выбора. В то же время 44 процента людей выбрали не узнавать о последствиях, когда у них была такая возможность. При этом доля эгоистичного выбора увеличилась почти вдвое. Авторы пришли к выводу, что люди сознательно избегают информации, чтобы оправдать свой эгоизм — то есть чтобы выбрать вариант, который принесет им больше денег. Линь Ву (Linh Vu) из Амстердамского университета с коллегами из Германии и Нидерландов проанализировал все публикации, где использовалась эта парадигма. Они обратились к опубликованным и неопубликованным статьям, диссертациям и книгам. В итоге ученым удалось собрать 56 публикаций и проанализировать 33,6 тысяч решений, принятых 6531 участником. Основная идея, которая привела ученых к концепции умышленного невежества, звучит так: если бы люди, которые действуют альтруистично, зная о последствиях, на самом деле заботились бы о других (а не о том, чтобы выглядеть хорошо в чужих или своих глазах), тогда доля альтруистичных выборов оставалась бы такой же и в условиях, когда участники должны сами поинтересоваться последствиями своего решения. Однако этого не происходит — и текущий метаанализ снова это обнаружил: 39,8 процентов участников предпочитали не узнавать, как их решения повлияют на других — и в результате альтруистических решений было на 15,6 процента меньше, чем когда люди сразу знали о последствиях (p < 0,001). Кроме того, доля альтруистического выбора была на 6,9 процента выше среди участников, которые сами выбирали узнать информацию, чем среди тех, кому информацию предоставлял экспериментатор (p = 0,05). То есть те, кто в самом деле хотел помочь другому, предпочитали сами узнать о последствиях. А те, кто в итоге поступал эгоистично, последствиями интересовались реже. В самом первом эксперименте с этой парадигмой ученые обнаружили, что люди чаще совершают альтруистичный выбор в ситуации, когда вынужденно знают о последствиях, чем выбирают узнать о последствиях сами. Тогда ученые предположили, что по крайней мере некоторые из тех, кто поступал альтруистично, когда знал результат, избежали бы информации, если бы у них была такая возможность. Метаанализ не подтвердил этот вывод: узнать информацию выбирали 60,2 процента участников, а доля альтруистичных решений в ситуациях, когда результат и так был известен, составляла 56,6 процента — это очень близкие цифры. Хотя причина таких результатов может быть и в том, что некоторые узнавали информацию из любопытства — а потом все равно поступали эгоистично. В целом анализ подтвердил идею о том, что люди избегают информации, чтобы оправдать эгоизм. В некоторых случаях причиной может быть простое нежелание усложнять свой выбор, однако только это не объясняет умышленного невежества. В нескольких исследованиях 20–40 процентов участников даже были готовы заплатить небольшую сумму, чтобы оставаться в неведении. Люди становились более эгоистичными, когда разница между вознаграждениями, которые они могут получить, увеличивалась. При этом они поступали альтруистичнее, если увеличивалась разница между вознаграждениями для другого. То есть желание получить больше денег и желание не слишком сильно обделить кого-то еще влияли на решения участников. Также чуть более альтруистично поступали женщины и пожилые люди, однако авторы подчеркнули, что, хоть альтруизм и увеличивается с возрастом, он все еще может проистекать не только из желания помочь другому, но и из желания поддержать свою самооценку. Ранее ученые выяснили, что в играх на создание общественного блага участники могут поступать альтруистично не из благих побуждений, а лишь потому что не полностью поняли правила игры.
