کشف نورون های مسئول “ریاضیات” در مغز

مغز حاوی نورون هایی است که به ویژه در طول عملیات ریاضی فعال هستند.

به گزارش ایسنا، یافته های محققان دانشگاه های توبینگن و بن نشان می دهد که برخی از نورون ها به طور انحصاری در طی عملیات «اضافی» فعال می شوند، در حالی که برخی دیگر در حین عملیات «غووا» فعال می شوند. فرقی نمی کند دستورالعمل محاسبه به صورت کلمه نوشته شود یا نماد، در هر صورت این قسمت نورون های خاصی را فعال می کند. این یافته ها در مجله Current Biology منتشر شده است.

اکثر بچه های دبستانی احتمالاً می دانند که اگر دو سیب به سه سیب اضافه کنیم، پنج سیب خواهیم داشت، اما آنچه در طول چنین محاسباتی برای مغز اتفاق می افتد هنوز تا حد زیادی ناشناخته است. مطالعه محققان دانشگاه های بن و تنگبینگن به روشن شدن این موضوع کمک می کند.

محققان از ویژگی های خاص گروه صرع در دانشگاه بن استفاده کردند. این مرکز در زمینه جراحی مغز برای مبتلایان به صرع تخصص دارد. در برخی از بیماران، تشنج همیشه در یک قسمت از مغز رخ می دهد. پزشکان برای شناسایی قسمت معیوب، چندین الکترود را وارد مغز بیمار می کنند. بنابراین، می توان منبع دقیق انسداد را تعیین کرد و علاوه بر آن، فعالیت تک تک نورون ها را نیز اندازه گیری کرد.

پنج زن و چهار مرد در این مطالعه شرکت کردند. یک الکترود در لوب تمپورال مغز قرار داده شد تا فعالیت سلول های عصبی را ثبت کند.

در همان زمان، شرکت کنندگان باید وظایف محاسباتی ساده ای را انجام می دادند. فلورین مورمن، استاد صرع در دانشگاه بن، گفت: «ما دریافتیم که نورون‌های مختلف در حین افزایش روده فعال می‌شوند.

استر کاتر توضیح می دهد: اینطور نبود که برخی از نورون ها فقط به علامت + و برخی فقط به علامت – پاسخ دهند. حتی زمانی که این نمادهای ریاضی را با کلمات جایگزین کردیم، تأثیر مشابهی بر فعالیت مغز داشت.

به عنوان مثال، زمانی که تیم تحقیقاتی مورمون از افراد خواست تا سه تا پنج را اضافه کنند، نورون های “افزایش” فعال شدند و هنگامی که “چهار کاهش یافت”، نورون های “Ghwao” فعال شدند.

این نشان می دهد که سلول های کشف شده در واقع دستورالعمل های ریاضی را برای فعال سازی رمزگذاری می کنند. فعالیت ذهنی آزمودنی ها با دقت زیادی نشان می داد که آزمودنی ها در حال حاضر چه نوع محاسباتی را انجام می دهند. محققان الگوهای فعالیت سلولی را در آموزش های کامپیوتری گنجانده اند.

در همان زمان به نرم افزار اطلاع می دادند که فرد در حال اضافه یا کم کردن است. زمانی که الگوریتم پس از آموزش با داده های جدیدی مواجه شد، توانست به طور دقیق نوع محاسبات را شناسایی کند.

آندریاس ندر، استاد دانشگاه تیبینگن، گفت: «بر اساس آزمایش‌هایی که روی میمون‌ها انجام شد، می‌دانیم که مغز آنها دارای سلول‌های عصبی خاص برای اصول خاص ریاضی است، اما هنوز اطلاعات بسیار کمی در مورد انسان وجود دارد.»

هر دو گروه در حین تحصیل با حادثه جالبی مواجه شدند. یکی از حوزه‌های مطالعه مغز، قشر پاراهیپوکامپ بود، جایی که محققان توانستند سلول‌های عصبی را که در طول افزایش یا کاهش فعال می‌شدند، پیدا کنند. با این حال، در طول عملیات اضافی، نورون های مختلف در طول یک محاسبه فعال شدند. به عبارت دیگر، گویی دکمه «افزودن» روی ماشین حساب مدام در حال تغییر موقعیت خود بود. در مورد تفریق هم همینطور بود. محققان به این “کدگذاری پویا” می گویند.

مورمون می گوید: «این مطالعه گام مهمی به سوی درک بهتر یکی از مهمترین توانایی های نمادین ما است.