Наш мозок по-різному оброблює числа 5 та 4, – дослідження

Швидко, скільки яблук на фото вище?

Легко помітити, що їх три, але завдяки особливому механізму обробки інформації у вашому мозку, це могло бути навіть легше, ніж ви думаєте.

Згідно з новим дослідженням, людський мозок має два окремі способи обробки кількості предметів: одна система для кількості чотирьох або менше, а інша – для п’яти і більше.

Вчені вже давно знали, що люди по-різному реагують на прохання швидко розрізнити кількості, вищі або нижчі за цей поріг, але до цього часу було незрозуміло, чи дійсно це свідчить про наявність двох дискретних нейронних механізмів, пояснюють автори дослідження.

Коли люди бачать чотири або менше об’єктів, вони зазвичай можуть визначити суму з першого погляду, не рахуючи. І ми майже завжди маємо рацію.

Ця здатність відома як “сублімація”, термін, винайдений психологами минулого століття, і вона відрізняється як від підрахунку, так і від оцінки. Він означає дивовижне відчуття, коли ви одразу знаєте, скільки речей ви бачите, без жодних підрахунків чи здогадок.

Хоча ми можемо легко субітизувати кількість до чотирьох, ця здатність зникає, коли ми дивимося на п’ять і більше предметів. Наприклад, якщо нас просять миттєво підрахувати групу з семи яблук, ми, як правило, вагаємось і прикидаємо, витрачаючи трохи більше часу на відповідь, але все одно даючи менш точні відповіді.

Оскільки наші навички заміщення так різко зникають, коли кількість предметів перевищує чотири, деякі дослідники підозрюють, що наш мозок використовує два різні методи обробки, спеціалізовані для малих або великих кількостей.

“Однак ця ідея досі оскаржується”, – каже співавтор дослідження Флоріан Морманн, когнітивний нейрофізіолог з кафедри епілептології Університетської лікарні Бонна.

“Також може бути, що наш мозок завжди робить оцінку, але рівень помилок для меншої кількості речей настільки низький, що вони просто залишаються непоміченими”.

Попередні дослідження, в яких брали участь деякі з авторів нового дослідження, показали, що людський мозок має нейрони, відповідальні за кожне число, причому певні нервові клітини вибірково спрацьовують у відповідь на певні величини.

Деякі нейрони спрацьовують переважно тоді, коли людина бачить два з чогось, як вони виявили, в той час як інші виявляють подібну спорідненість до власної кількості візуальних елементів.

Проте багато з цих нейронів також спрацьовують у відповідь на дещо менші або більші числа, зазначають дослідники, зі слабшою реакцією на величини, віддалені від їхнього числового фокусу.

“Таким чином, клітина мозку, що реагує на кількість “семи” елементів, також реагує на шість і вісім елементів, але слабше”, – каже нейробіолог Андреас Нідер з Тюбінгенського університету. “Та сама клітина все ще активна, але ще слабше для п’яти чи дев’яти елементів”.

(Крістіан Буркерт/Фонд Volkswagen/Боннський університет)

Цей вид “числового ефекту відстані” також зустрічається у мавп, як показав Нідер у своїх попередніх дослідженнях. У людей, однак, це зазвичай відбувається лише тоді, коли ми бачимо п’ять або більше предметів, що натякає на якусь невідому різницю в тому, як ми ідентифікуємо менші числа.

“Схоже, існує додатковий механізм для чисел, що складаються з менш ніж п’яти елементів, який робить ці нейрони більш точними”, – каже Нідер.

Нейрони, що відповідають за менші числа, здатні пригнічувати інші нейрони, що відповідають за сусідні числа, повідомляють автори дослідження, таким чином обмежуючи будь-які змішані сигнали про кількість, про яку йде мова.

Наприклад, коли стріляє нейрон, що спеціалізується на трійці, він також пригнічує нейрони, які зазвичай стріляють у відповідь на групи з двох або чотирьох предметів. Нейрони для числа п’ять і більше, очевидно, позбавлені цього механізму.

Щоб дослідити цей ефект, дослідники набрали 17 пацієнтів в Університетській лікарні Бонна, які готувалися до операції на головному мозку для лікування епілепсії. В рамках лікування пацієнтам вставили мікроелектроди в скроневі частки мозку.

“Ми змогли використовувати їх для вимірювання реакції окремих нервових клітин на зорові стимули”, – розповідає перший автор дослідження Естер Куттер, аспірантка з дослідницької групи Морманна.

Учасники дослідження дивилися на екран комп’ютера, на якому протягом півсекунди з’являлася різна кількість точок. Після цього дослідники запитували учасників, чи бачили вони парну або непарну кількість точок.

Як показало дослідження, учасники відповідали швидко і точно, практично не допускаючи помилок, якщо мова йшла про чотири крапки.

Однак, як тільки з’являлося п’ять або більше точок, кількість помилок і час відповіді починали зростати разом із кількістю точок.

За словами авторів дослідження, це дослідження пропонує нові підказки про механіку роботи людського мозку, розкриваючи важливі деталі про те, як ми обробляємо числа – і потенційно допомагаючи пояснити, чому деяким людям це вдається з великими труднощами.

Більше подібних досліджень може покращити наше розуміння дискалькулії, наприклад, розладу розвитку, пов’язаного з поганим розумінням чисел і концепцій, пов’язаних з ними.