Согласно новому исследованию, происхождение ментальной числовой линии может быть биологическим, а не культурным.

автор: Карина Петрова

Новое исследование показало, что способность цыплят мысленно выстраивать числа по строке слева направо не является приобретённой, а является прямым результатом специализации мозга, которая происходит ещё до вылупления. Исследователи обнаружили, что воздействие света на куриные яйца в последние дни инкубации приводит к развитию различных функций в двух полушариях мозга, что, в свою очередь, формирует у цыплят врождённую склонность считать слева направо.

На протяжении многих лет учёные и философы спорят о происхождении «ментальной числовой оси» — распространённого интуитивного представления, при котором люди представляют меньшие числа слева, а большие — справа. Господствующая теория предполагала, что это культурный артефакт, усвоенный за годы чтения и письма слева направо. Однако эта идея была поставлена ​​под сомнение результатами исследований, согласно которым у довербальных младенцев и даже некоторых животных наблюдается схожая пространственная предвзятость в отношении чисел, что указывает на более глубокую биологическую основу. Исследователи выдвинули гипотезу, что эта основа кроется в латерализации мозга – процессе, при котором левое и правое полушария мозга специализируются на выполнении различных когнитивных задач. Хотя эта связь казалась правдоподобной, прямых экспериментальных данных, подтверждающих, что специализация мозга действительно вызывает такое численное отображение, было мало.

Чтобы исследовать эту связь, группа исследователей обратилась к домашней курице – модельному животному, позволяющему напрямую манипулировать развитием мозга. У птиц латерализация мозга во многом зависит от простого фактора окружающей среды: света. В течение последних нескольких дней инкубации эмбрион цыплёнка располагается внутри яйца таким образом, что его правый глаз обращён к скорлупе, а левый затенён его собственным телом. Если яйцо освещается светом, правый глаз получает больше стимуляции, что способствует развитию специализированных нейронных путей в противоположном (левом) полушарии мозга. Эта простая асимметрия в освещении приводит к появлению цыплят с сильно латерализованным мозгом. Напротив, инкубация яиц в полной темноте предотвращает эту асимметричную стимуляцию, что приводит к появлению цыплят со слабо латерализованным мозгом. Эта уникальная особенность развития предоставила учёным прекрасную возможность сравнить числовые способности цыплят с сильно и слабо специализированным мозгом.

Исследовательская группа под руководством профессора Розы Ругани из Падуанского университета разработала эксперимент для проверки направленного смещения при счёте. Они инкубировали одну партию из ста яиц при наличии света, а другую — в полной темноте. После вылупления цыплят каждого из них индивидуально обучали выполнению определённой задачи. Каждого цыплёнка помещали на арену, где в ряд стояли десять одинаковых красных крышек от бутылок, расположенных в одну линию и направленных от него. Задача заключалась в том, чтобы усвоить, что пищевое вознаграждение – мучной червь – всегда пряталось под четвёртой крышкой в ​​последовательности. Как только цыплёнок уверенно находил еду на четвёртой позиции, начиналась фаза тестирования.

В первом тесте исследователи повернули ряд из десяти крышек на 90 градусов, так что теперь он располагался горизонтально перед цыплёнком. Это создало новую сложность. С точки зрения цыплёнка, теперь было два правильных варианта: четвёртый колпачок с левого конца ряда и четвёртый колпачок с правого конца. Исследователи наблюдали, какой колпачок цыплята выберут первым. Цыплята с сильной латерализацией, которые подвергались воздействию света в эмбриональном периоде, демонстрировали выраженное предпочтение к поиску четвёртой крышки слева. Это поведение указывает на врожденное расположение чисел в пространстве слева направо. Напротив, цыплята со слабой латерализацией, развивавшиеся в темноте, не проявляли никаких предпочтений в направлении. Они выбирали четвёртую крышку слева и четвёртую крышку справа случайным образом, что свидетельствует об отсутствии у них внутренней ментальной числовой линии. Чтобы глубже понять, какое полушарие мозга отвечает за это поведение, учёные провели второй, более специфичный тест. Они временно надели небольшую безвредную повязку на один из глаз цыплёнка. Поскольку зрительные системы цыплят практически полностью перекрещиваются, закрытие левого глаза заставляет цыплёнка полагаться на правое полушарие мозга, в то время как закрытие правого глаза задействует левое. Когда цыплята с сильной латерализацией использовали только левый глаз (и правое полушарие), они снова неизменно выбирали четвёртую половинку слева. Это подтвердило, что правое полушарие играет ключевую роль в интеграции пространственной и числовой информации, формируя смещение слева направо. Когда те же цыплята использовали только правый глаз (и левое полушарие), их предпочтения менялись, и они, как правило, выбирали четвёртую крышку справа. Цыплята со слабой латерализацией вообще не смогли решить задачу, когда один из их глаз был закрыт, что ещё раз доказывает, что специализация мозга улучшает общую когнитивную деятельность.

В заключительном эксперименте исследователи исследовали важность пространственной согласованности. Они повторили горизонтальный тест, но на этот раз меняли расстояние между крышками в каждом испытании. Это означало, что физическое расположение четвёртой крышки менялось от испытания к испытанию, что делало пространственную информацию ненадёжным ориентиром. Чтобы найти еду, цыплятам приходилось полагаться исключительно на свою способность считать до четвёртого предмета, независимо от его положения. В этих условиях предпочтение слева направо исчезало. Даже цыплята с сильной латерализацией больше не отдавали предпочтение четвёртой крышке слева, а вместо этого случайным образом выбирали между левым и правым вариантами. Этот результат показывает, что ментальная числовая линия — это не просто абстрактное понятие; она тесно связана с пространственным расположением объектов в окружающей среде. Смещение мозга слева направо активируется при наличии постоянных пространственных сигналов для обработки.

Авторы исследования приходят к выводу, что полученные результаты представляют собой первое прямое экспериментальное доказательство того, что латерализация мозга не просто связана с ментальной числовой линией, но и является необходимым условием её развития. Работа убедительно подтверждает идею о биологической обусловленности нашего чувства числа.

Исследователи предполагают, что эта предвзятость в сканировании слева направо может иметь эволюционные корни. Для птенца, ищущего пищу, наличие направления сканирования по умолчанию может быть эффективной стратегией, гарантирующей, что ни один потенциальный источник пищи не будет пропущен. Правое полушарие, известное своей специализацией в пространственном восприятии, по-видимому, определяет левую сторону пространства как естественную отправную точку, или опорную точку, для восприятия окружающей среды.

Это исследование, проведённое на цыплятах, имеет важное значение для понимания когнитивных функций человека. «Понимание биологической основы числового мышления может помочь нам понять, почему определённые когнитивные способности появляются именно тогда, когда это происходит в процессе развития, и почему они могут быть изменены у людей с атипичной организацией мозга», — прокомментировала старший автор Люсия Реголин. Исследование открывает новые возможности для изучения того, как ранние сенсорные впечатления, такие как воздействие света, могут оказывать долгосрочное влияние на организацию мозга и последующие когнитивные функции.

Одним из ограничений исследования является то, что оно сосредоточено на одном виде, и необходимы дальнейшие исследования, чтобы понять, как эти принципы применимы к другим животным, включая приматов и человека. В будущих исследованиях можно было бы изучить, как различные типы ранней стимуляции окружающей среды могут влиять на развитие числового и пространственного мышления. Продолжая изучать биологические истоки фундаментальных когнитивных способностей, учёные смогут составить более полную картину того, как мозг учится осмысливать мир.

Исследование « Влияние пренатального воздействия света на чувство числа и ментальную числовую шкалу у молодых домашних цыплят » было опубликовано в eLife и подготовлено Розой Ругани, Маттео Маккиницци, Юцзей Чжан и Люсией Реголин.

источник: https://www.psypost.org/the-origin-of-the-mental-number-line-may-be-biological-not-cultural-according-to-a-new-study/