Младенцы рождаются с нейронными основами для математики

Фото из открытых источников

Младенцы рождаются с врожденным чувством чисел, и теперь впервые были выявлены мозговые механизмы, лежащие в основе этой способности. В течение нескольких дней или даже часов после рождения группа младенцев смогла различать от четырех до двенадцати стимулов, а активность их мозга демонстрирует наличие этого рудиментарного чувства количества. Результаты нового исследования был опубликованы на сервере препринтов bioRxiv.

«Извлечение числовой информации из окружающей среды для большинства людей подобно восприятию мира в цвете», — говорит Брайан Баттерворт из Университетского колледжа Лондона, который не принимал участия в исследовании. Под этим он подразумевает, что чувство чисел является частью нашего основного «стартового» инструментария. Точно так же, как вы смотрите на миску с грушами и воспринимаете их как зеленые, не задумываясь, мозг также настроен на извлечение приблизительного количества из изображения.

Марко Буиатти из Университета Тренто в Италии и его коллеги хотели изучить мозговые механизмы, которые поддерживают наше врожденное чувство чисел, которое не приобретается посредством языка или культуры. Исследователи надели на 21 новорожденного в возрасте от 0 до 3 дней шапочку для ЭЭГ, содержащую датчики, отслеживающие электрическую активность головного мозга.

Изучение когнитивных функций у новорожденных — непростая задача, говорит Буиатти. «Они открывают глаза на минуту-две, и это всё. Это сложный и медленный процесс, но результаты того стоят».

В моменты бодрствования младенцы слушали 90-секундную запись голоса, повторяющего звуки, сгруппированные по четыре или двенадцать слогов. «Что-то вроде: ла, ла, ла, ла», — говорит Буиатти. Одновременно исследователи показывали младенцам визуальный стимул, содержащий четыре или двенадцать точек, в течение до 50 секунд.

Они обнаружили, что электрическая активность в теменно-височной области мозга младенцев — которая воспринимает и организует сенсорную информацию — снижалась, когда количество точек соответствовало количеству произносимых слогов, но не когда отображалось несоответствующее количество. Это согласуется с тем, что известно о мозге взрослого человека. Когда мы ощущаем повторяющийся стимул, наш мозг снижает свою реакцию на него в адаптивном процессе, известном как подавление повторения. Это позволяет мозгу работать более эффективно, не обрабатывая каждый повторяющийся сигнал как новый.

Когда младенцам предъявляли несовпадающее количество точек, их нейронная активность возрастала. «Видение нового количества точек освобождает мозг от этого адаптационного эффекта», — говорит Буиатти. «Это первый раз, когда мы показали нейронный механизм этого врожденного чувства числа».

Дискуссия о том, когда возникает сознание, возобновилась благодаря новым тестам осознанности у младенцев, что повышает вероятность того, что оно появляется непосредственно перед рождением.

Эта врожденная способность имеет явное эволюционное значение, добавляет он. Быстрая способность различать одного и многих хищников или один и много пищевых объектов, например, дала бы важное преимущество для выживания.

Мы также знаем, что чувство числа у ребенка в возрасте 1 года предсказывает его математические навыки несколько лет спустя. Понимание механизмов работы мозга, участвующих в этом чувстве, может помочь исследователям выявлять детей, подверженных риску дискалькулии (трудности в обучении, влияющие на способность человека понимать, запоминать или использовать числовую информацию), говорит Буиатти.

«Изучение нейронной реализации чувства числа при рождении важно, поскольку оно лежит в основе развития высших математических функций в дальнейшем, и дальнейшие исследования могут помочь в разработке раннего нейронного биомаркера риска развития дискалькулии», — резюмирует Буиатти.