У цыплят, как и у людей, мысленная числовая линия идет слева направо

Рис. 1. Схема первого эксперимента. Цыпленка сначала обучали находить еду за пластинкой, на которой было нарисовано 5 квадратиков (A). Затем обученному цыпленку предлагали на выбор две одинаковых пластинки с двумя квадратиками. Цыпленок, как правило, шел к левой пластинке (B). Если же ему предлагали две пластинки с восемью квадратиками, он выбирал правую (C). Изображение из обсуждаемой статьи в Science

Людям свойственно представлять количественную информацию в виде мысленной линии, вдоль которой числа возрастают слева направо. Многие млекопитающие и птицы способны эффективно обрабатывать информацию о количествах и совершать арифметические операции, однако о наличии у них мысленной числовой линии до сих пор имелись лишь косвенные данные. Элегантные эксперименты на цыплятах трехдневного возраста, проведенные итальянскими учеными, показали, что у цыплят, как и у людей, меньшие числа ассоциируются с левой стороной, а большие — с правой.

Не только люди (включая младенцев), но и многие другие животные умеют оценивать количественную информацию и даже решать арифметические задачи (см. ссылки в конце новости). Судя по всему, наши арифметические способности развились не на пустом месте, а на основе эволюционно древних, довербальных механизмов обработки количественных данных. Некоторые особенности работы этих механизмов на удивление сходны у людей и других животных. Например, всеобщими закономерностями являются «эффект дистанции» (чем сильнее различается число элементов в двух множествах, тем быстрее делается выбор между ними) и «эффект величины» (чем больше число, тем медленнее совершаются мысленные операции с ним, причем это справедливо для профессиональных математиков в той же мере, что и для детей или обезьян). Однако вопрос о том, действительно ли существуют универсальные (общие для разных животных) алгоритмы обработки количественных данных в мозге, пока еще далек от разрешения.

Характерной особенностью арифметического (количественного) мышления людей является склонность определенным образом располагать числа в мысленном пространстве: меньшие числа обычно помещаются слева, большие справа. Этот хорошо известный психологический феномен называют «мысленной числовой линией» (mental number line). Культура и воспитание могут влиять на направление этой линии: у людей, пишущих справа налево (например, у арабов) мысленная числовая линия тоже направлена справа налево, а у людей, одновременно использующих разные письменности (у израильтян), четкого направления выявить не удается. Однако эксперименты с новорожденными детьми показали, что склонность размещать числа или количества слева направо по мере возрастания, по-видимому, является врожденной. Например, показано, что семимесячные дети предпочитают картинки, на которых число объектов в множествах возрастает слева направо, тем, на которых оно возрастает справа налево (M. D. de Hevia et al., 2014. Human Infants' Preference for Left-to-Right Oriented Increasing Numerical Sequences).

Существует ли мысленная числовая линия у других животных? Результаты экспериментов на обезьянах, цыплятах и североамериканских ореховках согласуются с этим предположением. Животных сначала приучали выбирать определенную позицию (например, четвертую) в ряду одинаковых объектов, причем само животное находилось в конце ряда. Иными словами, нужно было отсчитать четвертый объект от себя. Затем обученному животному предлагали такой же ряд объектов, только повернутый на 90°, так что животное теперь видело ряд не с конца, а сбоку. Какой из объектов считать четвертым — четвертый слева или четвертый справа? Большинство животных в этой ситуации отсчитали четвертую позицию слева, хотя никаких разумных оснований для такого выбора у них не было (R. Rugani et al., 2010. Is it only humans that count from left to right?). Впрочем, эти результаты еще не доказывают существования у животных мысленной числовой линии. Их можно объяснить имеющимся у птиц и млекопитающих «перекосом» в распределении внимания, который проявляется, в частности, в том, что они чуть быстрее замечают то, что происходит слева от них, чем справа (см. pseudoneglect). Считается, что этот перекос связан с функциональной асимметрией левой и правой половин мозга, которая, по-видимому, является очень древней, фундаментальной особенностью мозга позвоночных.

Чтобы получить более убедительные доказательства того, что не только люди, но и птицы считают слева направо, итальянские психологи и нейробиологи провели серию простых и изящных экспериментов на цыплятах трехдневного возраста. В первом эксперименте каждого цыпленка сначала учили находить пищу за экраном, на котором было нарисовано 5 квадратиков. Затем цыпленку предлагали на выбор два одинаковых экрана либо с меньшим (2), либо с большим (8) числом квадратиков (рис. 1). Еды при этом не было ни за одним из экранов. Ученых интересовало, какой из двух одинаковых экранов цыпленок обследует первым. В полном соответствии с гипотезой о мысленной числовой линии, 70,7% цыплят в первом случае (когда демонстрировалось меньшее число) выбрали левый экран, а во втором 71,0% животных выбрали правый.

Во втором эксперименте «исходным» числом было 20, а затем цыплятам предлагали одинаковые экраны с 8 и 32 квадратиками (рис. 2). На этот раз из двух экранов с 8 квадратиками цыплята предпочли левый (что логично, поскольку 8 < 20), тогда как из двух экранов с 32 символами большей популярностью пользовался правый.

Рис. 2. Схема второго эксперимента. Всё было так же, как в первом эксперименте (рис. 1), только вместо чисел 5, 2 и 8 использовались числа 20, 8 и 32. На этот раз из двух пластинок с восемью квадратиками цыплята выбирали левую. Изображение из обсуждаемой статьи в Science

Эти результаты показывают, что у цыплят, как и у людей, меньшие числа (или количества) ассоциируются с левой стороной, а большие — с правой. Таким образом, гипотеза о мысленной числовой линии получила весомое подтверждение. Авторы провели также серию дополнительных экспериментов, в которых они меняли или, наоборот, фиксировали такие параметры, как цвет символов, их суммарную площадь, суммарный периметр, а также общую площадь области, в пределах которой располагались символы. Эти эксперименты подтвердили, что ассоциация с левой или правой стороной существует только для количества символов («меньше» — слева, «больше» — справа), но не для перечисленных показателей.

Таким образом, не только у людей, но и у цыплят существует связь между представлениями о пространстве и числах (количествах). Меньшие величины и нам, и цыплятам кажется более естественным располагать слева, большие — справа.

Причины этой асимметрии еще предстоит выяснить. В конечном счете она, скорее всего, проистекает из функциональной асимметрии полушарий мозга. Может быть, дело тут в том, что левое полушарие (воспринимающее информацию о том, что происходит справа от нас) в большей степени склонно обрабатывать данные о положительных эмоциях, а правое — об отрицательных (N. Torro Alves et al., 2008. Models of brain asymmetry in emotional processing).

Рис. 3. Движение слева направо, по-видимому, легче ассоциируется у нас с чем-то хорошим, а в обратную сторону — с плохим. Возможно, в этом проявляется функциональная асимметрия полушарий, а именно склонность левого полушария обрабатывать информацию о положительных эмоциях, правого — об отрицательных. Картина А. А. Дейнеки «Оборона Петрограда» (1928 год, Москва, Центральный музей Вооружённых Сил и 1956 год, Москва, Третьяковская галерея)

И в лабораторных экспериментах, и в реальной жизни «больше» нередко означает «лучше». Как отмечает швейцарский нейропсихолог Пeтер Брюггер (Peter Brugger) в популярном синопсисе к обсуждаемой статье в Science, те же цыплята предпочитают кормушку, где много еды, кормушке где ее мало; они также охотнее следуют за большой компанией себе подобных, чем за маленькой. Предположение о том, что количественно оценивать положительные стимулы животным в целом приходится чаще, чем отрицательные, выглядит довольно правдоподобно. В таком случае, действительно, в ассоциации больших количеств с правой стороной пространства можно усмотреть определенную нейробиологическую логику.

Источник: Rosa Rugani, Giorgio Vallortigara, Konstantinos Priftis, Lucia Regolin. Number-space mapping in the newborn chick resembles humans’ mental number line // Science. 2015. V. 347. P. 534–536.

О математических способностях детей и животных см. также:
1) Математические способности детей проявляются уже в шестимесячном возрасте, «Элементы», 05.11.2013.
2) Можно ли вылечить дискалькулию?, «Элементы», 03.06.2011.
3) Математический язык муравьев пластичен, «Элементы», 02.05.2011.
4) Обезьяны умеют складывать числа в уме, «Элементы», 26.12.2007.
5) «Математический центр» мозга активен у детей, еще не умеющих считать, радио «Свобода», 16.04.2006.
6) З. А. Зорина, Мыслит не только человек, радио «Свобода», 14.04.2006.

Александр Марков