Чем мозг технарей отличается от мозга гуманитариев

Ученые задались вопросом, каким образом некоторые люди, подобно Алану Тьюрингу, Альберту Эйнштейну и Стивену Хокингу, способны перейти от простой арифметики к пониманию наиболее сложных математических концепций на уровне мышления, который ставит в тупик большинство обычных людей. Нейробиологи попытались выяснить каким образом работает мозг математически одаренных людей – переносит ли он способность понятийного мышления на уровень выше, чем у среднестатистических людей.

Среди исследователей долгое время шли споры о том, что обуславливает более ярко выраженную способность к математическому мышлению: связано ли это с мозговыми центрами восприятия языка, так как подобное абстрагирование требует лингвистического представления и понимания синтаксиса, или же это связано с активностью отдельных областей, ассоциирующихся с числовым и пространственным мышлением. Однако, как показало исследование, опубликованное в научном журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, части мозга, активные в ходе математических вычислений, отличаются от нематематических размышлений той же сложности.

Группа исследователей INSERM–CEA Отдела когнитивной нейровизуализации во Франции отсканировала мозговую деятельность 15 профессиональных математиков и 15 профессоров того же уровня, не имеющих отношения к математике, используя метод функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ), который демонстрирует активность участков головного мозга. Находясь в сканере, участники исследования слушали 72 утверждения из области высшей математики, которые были поделены на серии по алгебре, математическому анализу, геометрии и топологии, а также 18 утверждений нематематического содержания (в основном, исторических), однако того же уровня сложности. После каждого утверждения им давалось 4 секунды, чтобы ответить, является ли оно ложным, верным или не имеет смысла.

Ученые обнаружили, что только у математиков в процессе прослушивания математических заявлений активировалась сеть нейронов, проходивших во внутритеменной, дорсолатеральной префронтальной и височной долях головного мозга. Эти связи, как правило, не соотносятся с областями, отвечающими за процесс восприятия языка и семантики, которые были активны как у математиков, так и у не-математиков во время размышлений о нематематических утверждениях.

«Напротив, – говорит соавтор статьи, студентка последнего курса Мари Амальрик (Marie Amalric), – наши результаты показывают, что процесс мышления, связанный с высшей математикой, активирует те области мозга, которые эволюционно отвечают за восприятие чисел и пространственное мышление».

Предыдущие исследования показали, что эти же неязыковые области активны при выполнении элементарных арифметических действий и даже при простом взгляде на числа. Соавтор исследования Станислас Деан (Stanislas Dehaene), директор отдела когнитивной нейровизуализации и психолог, в своих исследованиях уже изучал, почему у людей и у некоторых животных врожденное интуитивное чувство чисел (количества и арифметических действий вроде сложения и вычитания) тесно связано с пространственным восприятием. Однако эта работа поднимает вопрос о том, может ли врожденная способность определять различные количества (что две дольки яблока больше, чем одна) быть биологическим фундаментом, на котором в дальнейшем строится способность понимать группы теорий.

«Интересно было бы исследовать причинную цепь между элементарной и высшей математической компетенцией, – говорит Дэниел Ансари, нейробиолог из университета Западного Онтарио. – Большинство из нас способно на базовые вычисления, так что мы уже используем эти области мозга, но только некоторые продолжают заниматься высшей математикой. Мы еще не знаем какова связь – меняет ли занятие высшей математикой наш образ мышления, или изучение арифметики дает нам базу для понимания концепций высшей математики».

Ансари предполагает, что эксперимент, в котором не-математиков будут обучать наиболее сложным математическим теориям, сможет помочь в понимании этих связей и того, как они формируются. Более того, исследование Амальрик показало, что у математиков снижена активность области, отвечающей за визуальное восприятие (в частности, лиц). Это может означать, что чрезмерная активность «математических» нейронных связей может «поглощать» ресурсы других областей. Хотя для того, чтобы наверняка сказать, что математики по-другому воспринимают человеческие лица, потребуются дополнительные эксперименты, ученые рассчитывают получить больше знаний о том, как организован наш мозг, с помощью метода сканирования мозга.