«Математический центр» мозга активен у детей, еще не умеющих считать

Исследователи из Университета Дюка показали, что участок мозга, отвечающий у взрослых людей за решение арифметических задач, отвечает также и за обработку несимволической числовой информации (в частности он активизируется при ответе на вопрос «на какой картинке больше кружочков?») и начинает выполнять эту функцию уже у маленьких детей, незнакомых с цифрами. По-видимому, математические способности человека развились на основе древних мыслительных механизмов, сложившихся еще у наших животных предков.

Известно, что у взрослых людей основную роль в обработке «символической» числовой информации (например, в распознании арабских цифр и решении примеров) играет совершенно определенный участок коры головного мозга, а именно так называемая внутритеменная борозда (intraparietal sulcus). Однако до сих пор не было точно известно, какой отдел мозга отвечает за обработку «несимволической» числовой информации (например, если нужно сравнить два изображения с разным числом кружочков). Некоторые косвенные данные указывали на то, что внутритеменная борозда задействуется и в этом случае, но прямых подтверждений не было. Кроме того, не было известно, какие отделы мозга отвечают за обработку несимволической числовой информации у детей, еще не умеющих считать, и животных, которые, как показывают исследования, способны к простейшим операциям с числами.

Этот вопрос важен для понимания того, откуда взялись уникальные человеческие способности к математике: появились ли они на «голом месте» или являются результатом развития более древних форм мышления, которые имелись еще у наших далеких предков.

Группа исследователей из Университета Дюка (США) использовали метод магнитно-резонансной томографии, чтобы проследить за работой мозга четырехлетних детей и взрослых при обработке несимволической числовой информации. Испытуемых просили следить за крестиком на экране компьютера и нажимать на кнопку, когда крестик становится красным. Тем самым внимание испытуемых приковывалось к объекту, не имевшему отношения к сути эксперимента. Пока взрослые и дети следили за крестиком, в других местах экрана появлялись геометрические фигуры: кружочки, квадратики или треугольники. Обычно показывали 16 кружочков, которые меняли свое расположение и размеры, но их всегда оставалось 16. Время от времени вместо кружочков появлялись квадраты или треугольники в том же количестве. А иногда вместо 16 кружочков появлялось другое их количество (36 или 8). Предполагалось, что при этом у испытуемых должны возбудиться участки мозга, ответственные за обработку несимволической числовой информации.

Обнаружилось, что у взрослых при изменении количества фигурок резко возрастала активность нейронов в районе внутритеменной борозды, причем в обоих полушариях мозга. Картина получалась точно такая же, как при распознании арабских цифр или слов-числительных и решении арифметических задач. При изменении формы (а не количества) фигурок внутритеменная борозда не возбуждалась, зато наблюдалась повышенная активность в вентральной височно-затылочной области. Исследователи сделали вывод, что внутритеменная борозда у взрослых людей отвечает за обработку числовой информации независимо от формы ее представления.

Самое удивительное, что у четырехлетних детей, еще не знающих цифр и почти не умеющих считать, картина получилась весьма сходная. У них тоже при изменении количества фигурок (но не при изменении их формы) активизировалась внутритеменная борозда, правда, в отличие от взрослых, не в обоих полушариях, а только справа (причины этой асимметрии пока не вполне ясны). При изменении формы фигурок повышалась активность в височно-затылочной области и некоторых других участках коры, но внутритеменная борозда на этот стимул не реагировала. В целом, детский мозг по сравнению со взрослым несколько активнее реагирует на изменение формы фигурок и слабее – на изменение их числа.

Основной вывод, сделанный исследователями, состоит в том, что «математический центр» головного мозга человека – внутритеменная борозда – берет на себя функцию обработки несимволической числовой информации уже в раннем детстве. Поскольку и шестимесячные дети, и многие животные (млекопитающие и птицы) тоже умеют обрабатывать такую информацию, можно предположить, что и сам «математический центр», и связанные с ним математические способности не являются сугубо человеческими «новообразованиями», а имеют глубокие биологические корни.

Это еще раз подтверждает идею об отсутствии непреодолимой пропасти между человеческим и дочеловеческим мышлением, высказываемую многими специалистами по поведению животных.