Натуральные, или счетные, числа обозначают количество чего-либо или порядковый номер предмета относительно других. Ноль, не относящийся к натуральным числам, кодирует пустоту, отсутствие каких бы то ни было предметов. Однако человеческий мозг реагирует на него как на очень маленькое число, обнаружили ученые из Германии.

Ноль — одно из самых абстрактных и при этом важных понятий в математике. Согласно предыдущим исследованиям, дети осознают его не сразу — гораздо позже, чем осваивают целые положительные (натуральные, счетные) числа. У животных, с которыми человек разделяет невербальную систему количественной оценки, заметно рудиментарное понимание нулевой численности.

Специалисты из Боннского университета в Германии с помощью вживленных в человеческий мозг электродов изучили, как именно он обрабатывает понятие нуля.

Научную статью с результатами эксперимента опубликовал журнал Current Biology.

«Для мозга, который эволюционировал, чтобы обрабатывать сенсорные стимулы (“что-то”), восприятие пустых множеств (то есть “ничего”) как значимой категории требует высокого уровня абстракции, а значит способности представлять явление независимо от опыта и за пределами того, что воспринимается. Мозгу нужно интерпретировать “ничто” как “нечто”, как математический объект», — пояснили авторы публикации.

В исследовании участвовали 17 человек с эпилепсией, которые проходили нейрохирургическое лечение. Во время предоперационной подготовки им в средние височные доли мозга имплантировали электроды, позволяющие измерять активность отдельных нервных клеток в режиме реального времени.

Сам эксперимент заключался в том, что люди выполняли задания, а исследователи наблюдали за поведением нейронов мозга. В заданиях нужно было отнести к четным или нечетным числа, записанные в двух форматах: символическом (арабские цифры) и несимволическом (наборы точек, в том числе «пустой» набор). Упрощенную версию этого испытания прошли и 19 здоровых людей, чтобы исследователи могли учесть особенности поведенческих реакций, которые обусловлены эпилепсией.

Оказалось, что вне зависимости от формы записи на ноль специфически реагируют определенные нейроны в средней височной доле головного мозга. Они одновременно воспринимали ближайшее к нулю натуральное число — единицу. Ученые сделали вывод, что мозг не рассматривает ноль как уникальную или отдельную категорию «небытия», а делает пустые множества наименьшей величиной на «воображаемой числовой прямой». При этом ноль, представленный в виде цифры, обрабатывался так же, как другие числа, а на обработку несимволической записи требовалось больше времени.

Авторы исследования подчеркнули, что из-за эпилепсии нельзя было свободно выбирать точное расположение электродов. Кроме того, регистрируемая активность могла исходить из областей мозга, которые содержат патологически измененную ткань.

В будущем исследователи считают важным рассмотреть, зависит ли восприятие нуля от контекста или принадлежности человека к той или иной культуре. Знания в этой области позволят лучше понять, как мозг работает с абстрактными понятиями.

«Поведение и умственные способности человека обусловлены работой нейронов в головном мозге. Наша цель — понять, как активность отдельных нейронов и их ансамблей механистически связана с различными математическими операциями. Это понимание будет иметь решающее значение для оказания помощи людям с особыми нарушениями, связанными с числами, такими как дискалькулия в процессе развития — трудности при изучении чисел — и акалькулия, которая относится к приобретенным нарушениям счета после травм головного мозга», — подытожили ученые.

Источник: Naked Science