Как наш мозг считает предметы: две системы для разных чисел
Как человеческий мозг оценивает количество объектов, которые он видит? Этот вопрос интересовал ученых в течение долгого времени, но до сих пор не был окончательно разрешен. Некоторые исследования показали, что мозг может легко и точно определить количество четырех или менее предметов, но становится менее эффективным и склонным к ошибкам при больших числах. Другие исследования предполагали, что мозг использует одну и ту же систему оценки для всех чисел, но она просто работает хуже при высоких значениях.
Пределы человеческой способности оценивать большие величины озадачивали многие поколения ученых. В статье 1871 года в журнале Nature, экономист и логик Уильям Стэнли Джевонс описал свои исследования собственных навыков счета и пришел к выводу, что число пять находится за пределами совершенного различения, по крайней мере, некоторыми людьми.
Некоторые исследователи утверждают, что мозг использует единственную систему оценки, которая просто менее точна для более высоких чисел. Другие предполагают, что расхождение в производительности возникает из-за того, что существуют две отдельные нейронные системы для количественной оценки объектов. Но эксперименты не смогли определить, какая модель правильная.
Теперь новое исследование, опубликованное в журнале Nature Human Behaviour, привносит свет в эту загадку. Используя уникальную возможность записывать активность отдельных нейронов в мозге людей, которые бодрствовали, ученые обнаружили, что мозг действительно использует две разные системы для оценки разных чисел. Одна система специализируется на количестве четырех или менее объектов, а другая — на количестве пяти или более объектов. Это открытие помогает объяснить, почему люди совершают больше ошибок при попытке количественно оценить большее количество объектов.
— психолог Лиза Фейгенсон, содиректор Лаборатории детского развития Университета Джонса Хопкинса в Балтиморе, штат Мэриленд.
Исследователи провели эксперимент с 17 участниками, которые проходили лечение от судорог в университетской клинике Бонна в Германии. Им были вставлены микроэлектроды в мозг в рамках подготовки к операции. Это позволило ученым измерять активность нейронов в области мозга, ответственной за зрительное восприятие.
Участникам показывали изображения от нуля до девяти точек на экране в течение полусекунды и спрашивали их, видели ли они четное или нечетное количество предметов. Как и ожидалось, ответы участников были гораздо более точными, когда они видели четыре или менее точек.
Анализ нейронной активности участников показал, что нейроны, связанные с определенным количеством элементов, очень специфично и избирательно реагировали на предпочтительное число. Например, нейроны, которые реагировали на один объект, не реагировали на другие числа. Но эта селективность была выражена только для чисел от одного до четырех. Нейроны, которые реагировали на числа от пяти до девяти, были менее селективными и реагировали также на соседние числа. Например, нейроны, которые реагировали на восемь объектов, также реагировали на семь и девять.
Это означает, что мозг использует одну систему для оценки чисел от одного до четырех, она очень точная и дискретная, и другую систему для оценки чисел от пяти до девяти, которая менее точная и непрерывная. Поэтому люди совершают больше ошибок при попытке количественно оценить большее количество объектов.
Открытие подтверждает гипотезу, что существуют две отдельные нейронные системы для количественной оценки объектов. Одна из них называется системой субитизации, которая позволяет мозгу быстро и точно определять количество четырех или менее предметов. Другая называется системой приблизительного числа, которая позволяет мозгу оценивать количество пяти или более предметов, но с меньшей точностью.
— соавтор исследования Андреас Нидер, физиолог животных из Тюбингенского университета в Германии.
Пределы человеческой способности оценивать большие величины озадачивали многие поколения ученых. В статье 1871 года в журнале Nature, экономист и логик Уильям Стэнли Джевонс описал свои исследования собственных навыков счета и пришел к выводу, что число пять находится за пределами совершенного различения, по крайней мере, некоторыми людьми.
Некоторые исследователи утверждают, что мозг использует единственную систему оценки, которая просто менее точна для более высоких чисел. Другие предполагают, что расхождение в производительности возникает из-за того, что существуют две отдельные нейронные системы для количественной оценки объектов. Но эксперименты не смогли определить, какая модель правильная.
Теперь новое исследование, опубликованное в журнале Nature Human Behaviour, привносит свет в эту загадку. Используя уникальную возможность записывать активность отдельных нейронов в мозге людей, которые бодрствовали, ученые обнаружили, что мозг действительно использует две разные системы для оценки разных чисел. Одна система специализируется на количестве четырех или менее объектов, а другая — на количестве пяти или более объектов. Это открытие помогает объяснить, почему люди совершают больше ошибок при попытке количественно оценить большее количество объектов.
Это открытие имеет отношение к пониманию природы мышления. По сути, вопрос заключается в ментальной архитектуре: какие строительные блоки порождают человеческое мышление?
— психолог Лиза Фейгенсон, содиректор Лаборатории детского развития Университета Джонса Хопкинса в Балтиморе, штат Мэриленд.
Исследователи провели эксперимент с 17 участниками, которые проходили лечение от судорог в университетской клинике Бонна в Германии. Им были вставлены микроэлектроды в мозг в рамках подготовки к операции. Это позволило ученым измерять активность нейронов в области мозга, ответственной за зрительное восприятие.
Участникам показывали изображения от нуля до девяти точек на экране в течение полусекунды и спрашивали их, видели ли они четное или нечетное количество предметов. Как и ожидалось, ответы участников были гораздо более точными, когда они видели четыре или менее точек.
Анализ нейронной активности участников показал, что нейроны, связанные с определенным количеством элементов, очень специфично и избирательно реагировали на предпочтительное число. Например, нейроны, которые реагировали на один объект, не реагировали на другие числа. Но эта селективность была выражена только для чисел от одного до четырех. Нейроны, которые реагировали на числа от пяти до девяти, были менее селективными и реагировали также на соседние числа. Например, нейроны, которые реагировали на восемь объектов, также реагировали на семь и девять.
Это означает, что мозг использует одну систему для оценки чисел от одного до четырех, она очень точная и дискретная, и другую систему для оценки чисел от пяти до девяти, которая менее точная и непрерывная. Поэтому люди совершают больше ошибок при попытке количественно оценить большее количество объектов.
Открытие подтверждает гипотезу, что существуют две отдельные нейронные системы для количественной оценки объектов. Одна из них называется системой субитизации, которая позволяет мозгу быстро и точно определять количество четырех или менее предметов. Другая называется системой приблизительного числа, которая позволяет мозгу оценивать количество пяти или более предметов, но с меньшей точностью.
Это исследование имеет важное значение для понимания природы человеческого мышления. Мы показали, что мозг использует разные строительные блоки для представления разных чисел. Это может помочь нам лучше понять, как мозг обрабатывает информацию и как он развивается в процессе обучения
— соавтор исследования Андреас Нидер, физиолог животных из Тюбингенского университета в Германии.
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Миссия Илона Маска может погубить Марс
Эксперты пришли в ужас от планов миллиардера....
Таинственная «дверь» обнаружена в Антарктиде
Теория заговора против официальной науки: кто окажется прав?...
15 000 американских городов станут призраками в ближайшие десятилетия
Ученые уверены, что «там просто некому будет жить»....
Доказано генетиками: Неандертальцы не вымерли
Они — это мы, хотя бы отчасти....
Два подводных газовоза «Пилигрим» смогут заменить целый газопровод
Эксперты уверены, что новый российский проект в корне изменит систему грузоперевозок в Арктике....
Не по вкусу: комары пьют кровь не у всех подряд
Полезно понимать для защиты от опасных насекомых....
Одно из древнейших животных на Земле обнаружили в австралийской глуши
Полмиллиарда лет назад был взрывной рост разнообразия видов....
НЛО управляют армией беспилотников, которые следят за военными базами США
Загадочные дроны буквально терроризируют американских военных летчиков....
Вспененный гель быстро останавливает кровотечение и снижает риск заражения
Учёные изобрели спасающую жизнь «повязку»....
Кошки могут понимать многие слова
Но для экспериментов голос хозяина произносил бессмыслицу....
Животных в лунные ночи сбивают на 50% чаще
Полнолуния опасны не только в мистических фильмах....
Google срочно переходит на атомную энергию
АЭС опасны, но у Америки просто нет выхода....
Первая частная космическая станция появится на орбите в 2025 году
Комплекс, созданный с учетом проблем астронавтов, потянул на миллиард долларов....
В Нидерландах нашли тысячу доисторических курганов
Онлайн-проект помог распознать ранее неизвестные объекты культурного наследия....
Американские ученые отрицают ускорение глобального потепления
Формально, так и есть, но это ещё не всё....
Детекторы ИИ ложно обвинили студентов в плагиате
Ничто не ново на всё 100%....