Чи народжуємося ми з математичними здібностями? Нове дослідження дало несподівану відповідь

Багато хто вва­жає, що мате­ма­ти­чні зді­бно­сті фор­му­ю­ться виклю­чно під час навча­н­ня. Дитина посту­по­во вивчає цифри, осво­ює раху­нок і лише зго­дом почи­нає розу­мі­ти ари­фме­ти­ку. Однак нове дослі­дже­н­ня свід­чить, що осно­ва цієї зда­тно­сті може бути закла­де­на зна­чно рані­ше — ще до того, як немов­ля навчи­ться гово­ри­ти або навіть добре бачи­ти нав­ко­ли­шній світ.

Нейробіологи вияви­ли, що мозок дітей віком лише кіль­ка днів по-різно­му реа­гує на збіг і незбіг кіль­ко­сті зву­ків та зоро­вих об’єктів. Робота поки що опу­блі­ко­ва­на у вигля­ді пре­прин­ту на пла­тфор­мі bioRxiv, тобто ще не про­йшла повне неза­ле­жне рецен­зу­ва­н­ня. Водночас резуль­та­ти узго­джу­ю­ться з бага­то­рі­чни­ми дослі­дже­н­ня­ми так зва­но­го «від­чу­т­тя числа» у людини.

Що таке вроджене відчуття кількості

Людський мозок зда­тний дуже швид­ко оці­ню­ва­ти при­бли­зну кіль­кість пре­дме­тів навіть без сві­до­мо­го під­ра­хун­ку. Наприклад, ми майже мит­тє­во розу­мі­є­мо, де яблук біль­ше, а де менше, хоча не нази­ва­є­мо їх точну кількість.

У ней­ро­на­у­ці цю зда­тність нази­ва­ють при­бли­зною систе­мою число­во­го сприйня­т­тя (Approximate Number System, ANS). Вона пра­цює не лише у людей, а й у бага­тьох інших тва­рин — від при­ма­тів до пта­хів і навіть деяких видів риб.

Саме ця систе­ма, ймо­вір­но, стала ево­лю­цій­ною осно­вою май­бу­тніх мате­ма­ти­чних навичок.

Як вчені перевіряли новонароджених

Дослідження про­ве­ли за уча­стю 21 немов­ля­ти віком від наро­дже­н­ня до трьох діб. Працювати з таки­ми малень­ки­ми уча­сни­ка­ми непро­сто: вони швид­ко заси­на­ють, часто заплю­щу­ють очі й можуть бути ува­жни­ми лише дуже коро­ткий час.

Поки діти не спали, їм одно­ча­сно демон­стру­ва­ли дві серії стимулів:

• через наву­шни­ки зву­ча­ли послі­дов­но­сті із чоти­рьох або два­над­ця­ти складів;
• на екра­ні з’являлися чоти­ри або два­над­цять точок.

Паралельно дослі­дни­ки реє­стру­ва­ли еле­ктри­чну актив­ність мозку за допо­мо­гою еле­ктро­ен­це­фа­ло­гра­фії (ЕЕГ).

Що показала електроенцефалографія

Коли кіль­кість зву­ків збі­га­ла­ся з кіль­кі­стю точок, актив­ність у пев­них ділян­ках мозку зни­жу­ва­ла­ся. Це добре відо­мий ней­ро­фі­зіо­ло­гі­чний ефект, який нази­ва­ють ада­пта­ці­єю до повто­ре­н­ня. Якщо мозок не отри­мує нової інфор­ма­ції, він почи­нає реа­гу­ва­ти слаб­ше, еко­ном­ля­чи ресурси.

Однак коли кіль­кість зву­ків і точок не збі­га­ла­ся, реа­кція мозку знову поси­лю­ва­ла­ся. Це свід­чить про те, що навіть у перші дні життя нер­во­ва систе­ма зда­тна помі­ча­ти невід­по­від­ність між різни­ми вида­ми інформації.

Інакше кажу­чи, мозок ново­на­ро­дже­них пово­див­ся так, ніби вже мав базо­ве уяв­ле­н­ня про кількість.

Чому це відкриття важливе

Якщо резуль­та­ти під­твер­дя­ться у май­бу­тніх дослі­дже­н­нях, вони ста­нуть одним із най­силь­ні­ших дока­зів того, що від­чу­т­тя числа є вро­дже­ною вла­сти­ві­стю люд­сько­го мозку, а не фор­му­є­ться виклю­чно під час навчання.

Еволюційне поясне­н­ня вигля­дає досить логі­чним. Для вижи­ва­н­ня нашим пред­кам було кори­сно швид­ко оці­ню­ва­ти, чи набли­жа­є­ться один хижак чи ціла зграя, або визна­ча­ти, де зна­хо­ди­ться біль­ше їжі чи сою­зни­ків. Такі ріше­н­ня потрі­бно було при­йма­ти мит­тє­во, без сві­до­мо­го підрахунку.

Саме тому при­бли­зна оцін­ка кіль­ко­сті могла вини­кну­ти задов­го до появи мате­ма­ти­ки як науки.

Як це може допомогти дітям у майбутньому

Попередні дослі­дже­н­ня вже пока­зу­ва­ли, що рівень роз­ви­тку при­бли­зно­го від­чу­т­тя кіль­ко­сті в ран­ньо­му дитин­стві може бути пов’язаний з подаль­ши­ми мате­ма­ти­чни­ми успіхами.

Якщо вчені навча­ться надій­но оці­ню­ва­ти робо­ту цієї систе­ми ще в перші міся­ці життя, це може допо­мог­ти наба­га­то рані­ше вияв­ля­ти дітей із під­ви­ще­ним ризи­ком роз­ви­тку дискаль­ку­лії — спе­ци­фі­чно­го пору­ше­н­ня, яке ускла­днює засво­є­н­ня арифметики.

Поки що гово­ри­ти про ство­ре­н­ня меди­чно­го тесту зара­но, однак авто­ри робо­ти вва­жа­ють цей напрям дуже перспективним.

Що варто пам’ятати

Попри ціка­ві резуль­та­ти, дослі­дже­н­ня має певні обме­же­н­ня. У ньому брала участь неве­ли­ка група ново­на­ро­дже­них, а сама робо­та поки що існує лише у вигля­ді пре­прин­ту. Це озна­чає, що її ще не пере­ві­ри­ли неза­ле­жні рецен­зен­ти, як це від­бу­ва­є­ться перед офі­цій­ною публі­ка­ці­єю в нау­ко­во­му журналі.

Саме тому виснов­ки слід роз­гля­да­ти як бага­то­обі­ця­ю­чі, але попередні.

Нове дослі­дже­н­ня додає ще один аргу­мент на користь того, що люд­ський мозок при­хо­дить у світ уже з пев­ни­ми базо­ви­ми меха­ні­зма­ми сприйня­т­тя кіль­ко­сті. Хоча ново­на­ро­дже­ні, зві­сно, не вмі­ють раху­ва­ти, їхня нер­во­ва систе­ма, схоже, вже зда­тна помі­ча­ти, коли кіль­кість об’єктів від­по­від­ає кіль­ко­сті почу­тих зву­ків. Якщо ці резуль­та­ти під­твер­дя­ться в май­бу­тньо­му, вони допо­мо­жуть краще зро­зу­мі­ти, як фор­му­є­ться мате­ма­ти­чне мисле­н­ня і чому для одних дітей ари­фме­ти­ка стає при­ро­дною, а для інших — справ­жнім викликом.