В исследовании, возглавляемом профессором Юн Вин-хо из Городского университета Гонконга (ГУГК) и профессором Ке Я с факультета медицины Китайского университета Гонконга (КУГК) было сделано революционное открытие, касающееся арифметического мышления у животных, подтвердившее существование у крыс понимания дискретных чисел, что даёт критическую животную модель для исследования нейронных основ числовой способности и неспособности у человека.
Группа исследователей разработала новаторский подход, в котором используются новое задание по обучению счёту, методы манипуляции над мозгом и моделирование с помощью искусственного интеллекта, и таким образом разрешён давний спор о том, имеется ли у крыс арифметическое мышление. Исследование проясняет механизмы, лежащие в основе числовых способностей. Результаты исследования были опубликованы в авторитетном многопрофильном научном журнале Science Advances.
Арифметическое мышление тесно связано с выживаемостью и интеллектом
Арифметическое мышление является фундаментальной способностью в восприятии мира животными и увеличивает их шансы на выживание. Также, эта важная когнитивная способность является фундаментальной для математической сообразительности, которая является критерием человеческого ума. Приблизительно 3-7% людей страдают от дискалькулии, нарушения обучаемости, которое отрицательно влияет на способность учиться арифметике и математике людям с нормальными умственными способностями: одним из основных симптомов является дефицит арифметического мышления.
Арифметическое мышление связано со способностью сравнивать, оценивать и использовать несимволические числовые количества, а не связанные с ними величины, которые представляют собой непрерывные измерения, присущие группе элементов, такие как площадь визуальных объектов или продолжительность звуковых импульсов. Были затруднения относительно того, можно ли оценить арифметическое мышление отдельно от влияния непрерывных величин. Кроме того, имели место яркие непрекращающиеся споры относительно того, что более фундаментально: величинное мышление или арифметическое мышление.
Исследование подтвердило, что в мозге крысы присутствует специальная зона, занимающаяся числами
Исследовательская группа минимизировала влияние непрерывных величин в числовых тестах и провела дотошные количественные анализы в исследовании, направленном на определение соответствующего вклада чисел и величин. Они разработали алгоритм для генерирования стимулов, которые позволяли животным концентрироваться только на числах, минимизируя другие отвлекающие факторы. Это поможет учёным лучше понять каким образом животные воспринимают и количественно оценивают цифры.
В исследовании было обнаружено, что крысы, не имевшие предварительных знаний о числах, смогли развить арифметическое мышление, когда их обучали с помощью звуков, которые символизировали два или три числа. Несмотря на влияние непрерывных величин, крысы неизменно концентрировались на количестве звуков, когда выбирали пищевое вознаграждение.
Профессор Юн, заместитель декана Колледжа ветеринарной медицины и наук о жизни Жокейского клуба Гонконга и профессор кафедры когнитивной неврологии ГУГК, сказал: «Наше исследование помогает проанализировать отношение между обработкой величин и численности. Мы обнаружили, что когда мы блокировали особую часть мозга крыс, именуемую задней теменной корой, нарушалась их способность понимать числа, но не величинное мышление. Это предполагает, что в мозге есть особая зона, занимающаяся числами. Фактически, это первый случай, когда учёные продемонстрировали, что у крыс есть способность различать и категоризировать три различные числа за один тест, что намного серьёзнее, чем простое количественное сравнение».
Профессор Ке из Школы биомедицинских наук факультета медицины КУГК выразила воодушевление относительно результатов исследования. «Исследование не только решило давнюю загадку о том как мозг работает с числами, но также дало новую оценку изучения специфических нервных связей, задействованных в обработке чисел у животных, и того как гены связаны с математическими способностями», – сказала она. — Более того, результаты модели нейросети могут иметь практическое применение в области искусственного интеллекта. В будущем наше растущее понимание механизмов мозга, лежащих в основе обработки чисел, может способствовать развитию терапии для людей с арифметическими проблемами».
Профессор Юн и Профессор Ке — ответственные авторы работы. Среди других авторов, участвовавших в исследовании, доктор Льян Туо, доктор Пэн Рончао, г-н Рон Канлинь и г-жа Ли Дзясинь из КУГК.
Материалы предоставлены Городским Университетом Гонконга.
Перевод — Андрей Прокипчук, «XX2 ВЕК».
Вам также может быть интересно: