„Neurony matematyczne” zidentyfikowane w mózgu
Arkadiusz Dąbek

„Neurony matematyczne” zidentyfikowane w mózgu

Ludzki mózg wciąż kryje wiele tajemnic. Najnowsze doniesienia mówią o „neuronach matematycznych”, które uaktywniają się podczas rozwiązywania zadań arytmetycznych. W jaki sposób naukowcom udało się odkryć te wyspecjalizowane neurony?

W mózgu funkcjonują neurony, które uruchamiają się dokładnie w trakcie wykonywania pewnych operacji matematycznych. Podczas badania przeprowadzonego przez niemieckie uniwersytety dowiedziono, że niektóre z wykrytych neuronów są aktywne wyłącznie podczas dodawania, tymczasem inne w trakcie odejmowania.

Badania nad padaczką

Podstawy matematyki są nam znane od dzieciństwa, wpierw rodzice uczą nas rachować np. cukierki, następnie w szkole poznajemy bardziej zaawansowane obliczenia. Wydawać by się mogło, że liczenie jest czymś oczywistym, jednak w dużej mierze pozostaje nieodgadnione to, co dzieje się w mózgu podczas takich obliczeń. Na te pytania rzuca światło badanie przeprowadzone przez uniwersytety w Bonn i Tybindze. Wyniki zostały opublikowane w czasopiśmie „Current Biology”.

Naukowcy współpracowali z Oddziałem Epileptologii Szpitala Uniwersyteckiego w Bonn. Zajmuje się on przeprowadzaniem zabiegów chirurgicznych na mózgach osób dotkniętych padaczką. Niektórzy pacjenci doświadczają napadów, pochodzących zawsze z tego samego obszaru mózgu. W celu odnalezienia uszkodzonego obszaru lekarze wszczepiają pacjentom kilka elektrod. Następnie dzięki sondom szczegółowo określa się miejsce występowania skurczu. Co więcej, aparatura mierzy dodatkowo aktywność poszczególnych neuronów.

Odmienna aktywność neuronów

W przywołanym badaniu wzięło udział dziewięć osób – pięć kobiet i czterech mężczyzn. Wszczepiono im elektrody w płacie skroniowym, aby obserwować aktywność komórek nerwowych. W trakcie dokonywania pomiarów uczestnicy wykonywali proste zadania arytmetyczne. Okazało się, że podczas dodawania aktywowały się inne neurony niż podczas odejmowania.

Esther Kutter, doktorantka z grupy badawczej, przedstawia szczegóły doświadczenia i tłumaczy, że obserwowana aktywność nie wynikała np. z sugestii dostrzegalnego znaku dodawania lub odejmowania, ponieważ zastąpienie symboli stosownymi słowami przynosiło ten sam skutek. Gdy zatem poproszono o sumę dwóch liczb, np. 5 plus 3, uaktywniały się inne neurony, niż gdy polecenie dotyczyło różnicy, np. 7 minus 4.

Zaobserwowane zjawisko dowodzi, że odnalezione komórki odczytują kod matematycznej instrukcji obliczeniowej. Uzyskane wzorce aktywności komórek naukowcy wprowadzili do samouczącego się programu komputerowego. Następnie informowali program, czy badani obliczają w danej chwili sumę czy różnicę. Niebawem po etapie uczenia maszyny program komputerowy otrzymał nowy wykaz zarejestrowanej aktywności i okazało się, że algorytm dokładnie definiował, jakie działania wykonywała osoba z daną aktywnością.

Powiązane produkty

Zdolność do operowania symbolami

Badaniami kierował prof. Andreas Nieder z Uniwersytetu w Tybindze wraz z prof. Florianem Mormannem. Nider przypomniał, że w obiegu funkcjonuje wiedza o małpich mózgach, w których istnieją neurony odpowiedzialne za pewne obliczenia. Zauważył również, że brakuje niemal całkowicie podobnych danych ze wskazaniem na ludzi.

Oprócz tego naukowcy natrafili na niespodziewane zjawisko. Ponieważ jednym z badanych rejonów mózgu była tzw. kora hipokampa, okazało się, że są tam obecne komórki nerwowe, które szczególnie uruchamiały się w czasie dodawania i odejmowania. Jednakże różne neurony związane z dodawaniem aktywowały się naprzemiennie w trakcie tego samego zadania arytmetycznego. Zatem, mówiąc obrazowo, rzecz się ma tak, jakby klawisz kalkulatora przypisany plusowi ciągle zmieniał swoje położenie. Podobnie było z odejmowaniem. Zostało to definiowane jako „dynamiczne kodowanie”.

Badanie zostało sfinansowane przez Niemiecką Fundację Badawczą (DFG) i Fundację Volkswagena. Niemieckie uniwersytety chcą w dalszej kolejności sprawdzić, jaką dokładnie rolę odgrywają w tych procesach znalezione komórki nerwowe. Według Mormanna dzięki tej pracy lepiej poznamy mechanizmy warunkujące naszą zdolność do prowadzenia obliczeń za pomocą liczb, które są w istocie konwencjonalnymi symbolami pewnych wartości.

  1. „Math neurons” identified in the brain, „sciencedaily.com” [online] https://www.sciencedaily.com/releases/2022/02/220214121241.htm [dostęp:] 08.03.2022 r.
  2. E. F. Kutter, J. Bostroem, Ch. E. Elger, A. Nieder, F. Mormann, Neuronal codes for arithmetic rule processing in the human brain, „Current Biology”, nr 2 2022.

 

Twoje sugestie

Dokładamy wszelkich starań, aby podane zdjęcie i opis oferowanych produktów były aktualne, w pełni prawidłowe oraz kompletne. Jeśli widzisz błąd, poinformuj nas o tym.

Zgłoś uwagi Ikona

Polecane artykuły

Porozmawiaj z farmaceutą
Infolinia: 800 110 110

Zadzwoń do nas jeśli potrzebujesz porady farmaceuty.
Jesteśmy dla Ciebie czynni całą dobę, 7 dni w tygodniu, bezpłatnie.

Pobierz aplikację mobilną Pobierz aplikację mobilną Doz.pl

Ikona przypomnienie o zażyciu leku.
Zdarza Ci się ominąć dawkę leku?

Zainstaluj aplikację. Stwórz apteczkę. Przypomnimy Ci kiedy wziąć lek.

Dostępna w Aplikacja google play Aplikacja appstore
Dlaczego DOZ.pl
Niższe koszta leczenia

Darmowa dostawa do Apteki
Bezpłatna Infolinia dla Pacjentów.

ikona niższe koszty leczenia
Bezpieczeństwo

Weryfikacja interakcji leków.
Encyklopedia leków i ziół

Ikona encklopedia leków i ziół
Wsparcie w leczeniu

Porady na czacie z Farmaceutą.
E-wizyta z lekarzem specjalistą.

Ikona porady na czacie z farmaceutą
Newsletter

Bądź na bieżąco z DOZ.pl