Обнаружены нейроны, ответственные за сложение и вычитание

Сложить два и два сможет любой школьник, но вот как именно сложение и другие арифметические операции производятся клетками мозга, неизвестно даже ученым. Судя по новой работе исследователей из Германии, для этого используются специализированные нейроны, причем одни из них срабатывают только при сложении, а другие — при вычитании, независимо от того, устно или письменно выполняется задание. Об этом рассказывается в новой статье, опубликованной в журнале Current Biology.

Профессор Флориан Морманн (Florian Mormann) и его коллеги работали с больными эпилепсией, которые проходят лечение в клинике Боннского университета. Некоторым таким пациентам хирургически внедряют тонкие электроды, которые регистрируют активность нейронов, позволяя точнее локализовать очаг, из которого у них развиваются острые приступы. Этими электродами и пользуются ученые, чтобы рассмотреть и соседние области мозга.

Для новой работы отобрали девять добровольцев (пять женщин и четверо мужчин) с электродами, размещенными в височной доле. Ученые просили их выполнять сложение и вычитание, обнаружив, что при этом срабатывают разные популяции местных нейронов. В височной доле находятся основные зрительные центры мозга, и,,чтобы убедиться в том, что клетки реагируют не просто на изображения «+» и «-», некоторые задания формулировали устно и просили выполнять в уме. Результат был тем же.

Дополнительное подтверждение получили и «из машины». Сохраненные данные об активности мозга добровольцев Морманн с соавторами использовали для подготовки нейросети. Та действительно научилась определять, какую именно арифметическую операцию — сложение или вычитание — выполняет человек, исходя из паттернов активности нервных клеток.

Эти паттерны не всегда одинаковы. Так, в гиппокампе каждый раз активируются одни и те же «нейроны сложения» или «нейроны вычитания». А вот в соседствующей с ним коре парагиппокампальной извилины запускаются то одни, то другие паттерны, соответствующие нужному арифметическому действию. По словам ученых, это похоже на то, как если бы клавиша «+» меняла свое положение на клавиатуре. Такая разница в работе «арифметических нейронов» разных областей мозга, по-видимому, указывает на то, что они выполняют при этом разные задачи. Какие именно — еще предстоит узнать.