Entry tags:

интернет, наука

Компьютерные мыши снижают способности к устному счёту

Координатной деградации особенно подвержены офисные работники и геймеры

КЛЕРК 04.10.2006, Москва 09:90:99
Использование компьютерной мыши способствует снижению способности к вычислениям в уме, а мышь с колесом прокрутки приводит к полной деградации устного счета

Такие выводы опубликовала группа сотрудников Института головного ганглия им. А.Бильжо (ИГоГ) в новом номере научного журнала "Brain Research Quarterly".

По их данным, развитие рефлексов управления указателем мыши приводит к органическим перестройкам головного мозга в тех областях, которые ответственны за вычисления. Учёные назвали этот феномен "координатной деградацией".

Больные на завершающей стадии координатной деградации не просто не решают задачи на устный счёт, они отказываются их решать.

Лаборатория механизмов вычислений московского Института головного ганглия им. А.Бильжо изучает процессы сознательных вычислений у людей.

Как считает мозг

Для управления системами органов и движениями тела в пространстве человеческий мозг постоянно происводит массу вычислений.

Активное изучение вычислительных механизмов мозга началось в 30-х годах прошлого века с

В своих расчетах Каспар Вандердроссель привязывал траекторию движения к различным точкам человеческого тела. Оказалось, что средний мозг рассчитывает траекторию относительно точки в районе солнечного сплетения, а не переносицы, как считалось ранее.

экспериментов немецкого нейрофизиолога Каспара Вандердросселя. Он наблюдал, как больные с поражениями различных областей мозга выполняют простейшие пространственные операции - рисование квадрата, бросание мяча, укладывание кубиков.

Вандердроссель заметил, что при нарушениях в среднем мозге у людей возникают системные ошибки в движениях. Для объяснения этих ошибок он провёл тригонометрические расчеты и оказалось, что ошибки хорошо объясняются неправильным вычислением одной из тригонометрических функций.

На основаннии этих данных Вандердроссель выдвинул (а в последствии и подтвердил) гипотезу о существовании в среднем мозге нейронных структур, ответственных за расчет тригонометрических функций.

Впоследствии эти наблюдения развились в теорию вычислительных механизмов мозга - нейрокибернетику.

Теория сознательных вычислений

Теория сознательных вычислений возникла в 1947-ом году, когда было показано, что естественная для мозга восьмиричная система счислений не используется в сознательном счете.

В своей знаменитой работе "Закрытая восьмиричная система счислений" (1947, C. Vanderdrossel et. al.) Каспар Вандердроссель и его ученик Роберт де ла Грив убедительно доказали, что в человеческом мозге отсутствуют механизмы трансляции

Нативная восьмиричная система счислений головного мозга имеет органическое воплощение - это область среднего мозга, в которой нейроны образуют вычислительные структуры, т.н. малый и большой калькулюс (calculus minor, calculus major). В малом калькулюсе реализованы простые арифметические функции и производные до второй включительно, в большом - довольно сложные тригонометрические расчеты, производные вплоть до четвёртой и даже некоторые интегралы. Кстати, именно использованием восьмиричной системы счисления обусловлена способность сознания удерживать не более семи объектов.

вычислительных операций между сознательными и бессознательными расчётами. Это означает, что мозг не может использовать свои внутренние вычислительные комплексы для решения счетных задач сознания. А раз так, то сознание вынуждено самостоятельно формировать вычислительные механизмы, именно поэтому нам приходится учиться считать практически с нуля.

Сознательные механизмы вычисления формируются в предцентральной извилине - области коры больших полушарий перед центральной бороздой. Эта же область ответственна за обработку движений тела в пространстве.

Координатный механизм вычислений

Механизмы сознательных вычислений не привязаны к какой-либо системе счисления (хотя в результате обучения, как правило, хорошо развивается только десятичная), что поначалу ставило исследователей в тупик. Однако в 1963-ем году советский нейрофизиолог Ирина Хейфец предложила координатный механизм вычислений, который позволил объяснить работу сознательного счета.

Координатный механизм представляет вычисления как набор операций с двумерным массивом, для каждого элемента которого разрешены операции поиска, перемещения и подсчета. В целом координатный механизм похож на игровой автомат с мягкими игрушками, которые нужно поймать перемещаемым в двух измерениях захватом.

Например, при выполнении операции сложения чисел 4 и 8 в координатом механзме создаётся массив 1х2, в первую ячейку помещается элемент со счётом 4, во вторую - со счётом 8, затем элемент из первой ячейки перемещается во вторую, которая пересчитывается простым перебором. Обычно при этом получается 12.

Координатный механизм позволяет объяснить практически все особенности устного счета - хорошую совместимость с разрядными системами счисления, сложности с делением (деление обычно выполняется подбором через умножение), проблемы с обработкой нелинейных

В период с 28-го сентября по 2-е октября в Интернете проводилось крупномасштабное исследование связи уровня устного счета с уровнем использования компьютерной мыши. В рамках исследования было организовано распространение простой счётной задачи по блогам. Предполагалось, что основную массу посетителей блогов составляют интернет-пользователи, которые часто и помногу пользуются мышью (ходить по ссылкам с клавиатуры - довольно редкая практика). Вот текст задачи: Амёба делится пополам раз в минуту. Если посадить амёбу в банку, то через час она будет полностью заполнена амёбами. За какое время заполнится амёбами банка, если посадить в неё двух амёб? Изучение ответов пользователей показало, что решить такую задачу способно всего около 10% пользователей, при этом 75% пользователей отказываются её решать. По мнению исследователей, это указывает на полную деградацию координатных пластин.

процессов, экспоненциальный рост временных затрат на операции возведения в степень и т.д.

Более поздние исследования позволили идентифицировать расположение нейронных полей, ответственных за координатный механизм вычислений - они находятся в зоне, ответственной за тонкую моторику рук. Эти поля получили название координатных пластин.

Развитие координатной деградации

Компьютерная мышь является двумерным манипулятором, управляемым тонкмим движениями рук. В своей статье "Супрессия координатных вычислительных комплексов при развитии моторики двумерных операций" ученые ИГоГ показали, что по мере развития рефлексов управления курсором посредством мыши координатные пластины уменьшаются в размерах и количестве. Это явление было названо координатной деградацией.

Деградация координатных пласти происходит потому, что двигательные рефлексы и координатные пластины используют один и тот же пул нейронов и при более интенсивном упражнении первых вторые деградируют как менее востребованные.

Ухудшение, а в тяжёлых случаях - и полная потеря, способностей к устному счёту - не единственный симптом координатной деградации. Начало болезни можно диагностировать по увеличению количества непроизвольных движений мышью, а прогрессирующее заболевание проявляется в стремлении прокручивать страницы колесом мыши. Как правило, на этой стадии человек почти полностью теряет способность к вычислениям, более сложным чем сложение и вычитание чисел, меньших двадцати.

Профилактика и лечение

В настоящее время методы лечения координатной деградации проходят клинические испытания. Многие пациенты показывали улучшение способностей к устному счёту, когда начинали использовать для вычислений и ведения записей обычную бумагу и ручку.