Число ноль занимает особое положение среди чисел, незаменимое для разработки всеобъемлющей теории чисел. Несмотря на свою важность в математике, нейронная основа нуля в человеческом мозге изучена плохо. В новом исследовании нейробиологи из Университетской больницы Бонна, Боннского университета и Тюбингенского университета провели регистрацию отдельных нейронов у нейрохирургических пациентов, в то время как они выносили суждения, включающие несимволические числовые представления (точечную нумерацию), включая пустой набор, и символические числа (арабские цифры), включая цифру ноль. Нейроны реагировали либо на пустой набор, либо на цифру ноль, но не на оба сразу. Статья о результатах опубликована в журнале Current Biology.
«В отличие от других чисел, таких как один, два или три, которые представляют собой исчисляемые величины, ноль означает отсутствие чего-то исчисляемого и в то же время все еще имеет числовое значение», — сказал профессор Флориан Морманн, нейробиолог из Университетской клиники Бонна и Боннского университета. «В отличие от положительных натуральных чисел, концепция числа ноль появилась лишь поздно в истории человечества, за последние два тысячелетия. Это также отражается на развитии детей, поскольку дети обычно способны понять концепцию нуля и связанные с ним арифметические правила только в возрасте около шести лет».
То, как понятие нуля представлено нервными клетками человеческого мозга, до сих пор не исследовалось.
В своем новом исследовании профессор Морманн и его коллеги показывали нейрохирургическим пациентам, которым в височные доли были вставлены тонкие, как волос, микроэлектроды, числовые значения от нуля до девяти.
Числовые значения были показаны в виде арабских цифр, с одной стороны, и в виде наборов точек, включая пустой набор, с другой.
«Между тем мы смогли измерить активность отдельных нервных клеток и фактически обнаружили нейроны, которые сигнализировали о нуле», — сказала Эстер Куттер, нейробиолог из университетской клиники Бонна и Тюбингенского университета. «Такие нейроны реагировали либо на арабскую цифру ноль, либо на пустое множество, но не на оба сразу».
В обоих случаях наблюдался эффект числового расстояния, при котором нейроны реагировали слабее, но измеримо, также и на соседнее число один.
«Таким образом, на нейронном уровне понятие нуля не кодируется как отдельная категория «ничто», а как числовое значение, интегрированное с другими, счетными числовыми значениями на нижнем конце числовой оси», — сказал профессор Андреас Нидер, нейробиолог из Тюбингенского университета.
«Несмотря на эту интеграцию, пустой набор кодируется иначе, чем другие числа на уровне нейронной популяции, особенно в случае точечных наборов», — добавил профессор Морманн. «Это может объяснить, почему распознавание пустого множества также занимает больше времени на поведенческом уровне, чем для других малых чисел».
Однако для арабских цифр этот эффект не был обнаружен ни на нейронном, ни на поведенческом уровне.
«Из этого мы понимаем важность символических представлений, например, с помощью арабских цифр, для интеграции числа ноль на числовой оси в мозге человека», — говорят исследователи.
