Результаты

Данные по поведению: Среднее значение объема памяти на цифры у специалистов (12.2+/-1.55) значительно превысило (t(21)=6.71, p=0.001) контрольные значения (8.5+/-1.13 цифр), поддерживая предыдущие данные, указывающие на то, что специалисты по счетам обладают более обширной памятью на цифры. В ходе фЯМР сессий, не наблюдалось никаких значительных различий между группами относительно процентного соотношения правильных реакций (специалисты,

90+/-4.0%; контроль, 93+/-6.9%; t(21)=1.00, p=0.33) или относительно среднего времени реакции (специалистыs 1580+/-292 мс; контроль 1542+/-286 мс; t(21)=0.32, p=0.75). Таким образом, получается, что эффекты различий в сложности задания были минимальными.

Данные по изображениям: Активность мозга, наблюдаемая в период отсрочки в каждой группе, показана на Рис. 2a и в Таблице 1. В общем, активность была сконцентрирована в левом полушарии в группе контроля, а у специалистов активность была более двусторонней и симметричной. В контрольной группе активность наблюдалась в левой нижней лобной доле (область Брока: BA44, 45), в средней лобной доле (BA32) и островке (BA13); двусторонняя активность наблюдалась в вентральной префронтальной коре (BA47) и в теменной нижней дольке (BA40); и, главным образом, в правом мозжечке. Активная область, включая область Брока, расширена до предцентральной извилины (BA6). В противоположность этому, у специалистов активность наблюдалась двусторонне во фронтальной бороздке (BA6), теменной нижней дольке (BA40), теменной верхней дольке (BA7) и в поясной извилине (BA24). Так как соотношение мужчин к женщинам не было сбалансировано, мы также произвели дополнительный анализ, ограниченный только субъектами мужского пола в группе контроля. Активность наблюдалась главным образом в левом полушарии (к примеру, t=8.54 в области Брока t=0.76 в соответствующих областях правого полушария). Это соответствует анализу, включающему оба пола.

Рис. 2. (a) Активность в период отсроченного задания совмещения с образцом относительно исходных значений в контрольной группе (красным) и в группе специалистов (зеленым). (b) Активные области в период отсрочки у специалистов по счетам (центральная панель). Показана только статистически значимая активность. Усредненные значения времени в группе контроля (красным) и специалистов (зеленым) были нанесены на график (верхняя и нижняя панель). Вертикальные оси указывают на среднее значение процентного соотношения изменения сигнала к исходным показателям, что было определено как среднее значение интенсивности двух точек во времени непосредственно после презентации целевого стимула. Горизонтальная ось указывает время перед стимулом (3 с/скан). Обозначения погрешности на графике представляют собой стандартное отклонение среди субъектов. Стрелки указывают на время презентаций целевых и аналитических стимулов, а обозначение синим цветом указывает на период отсрочки.

Таблица 1. Области, показывающие активность во время отсроченного задания совмещения с образцом у специалистов по счетам и неопытных представителей группы контроля.

Области (зона Бродманна)	Латерализация	Размер кластера	x	y	z	Значение t
Анализ внутри группы
Контроль
Вентральная префронтальная кора (47)	Л	111	-31	22	-12	5.76
	П	154	36	16	-5	6.08
Теменная нижняя долька (40)	Л	811	-38	-29	39	7.11
	П	138	34	-58	32	8.20
Мозжечок	Л	327	-4	-71	-16	7.02
	П		19	-65	-32	6.26
Нижняя префронтальная кора (Брока: 44,45)	Л	691	-45	6	25	8.60
Предцентральная извилина (6)	Л		-44	-3	38	8.28
Средняя фронтальная извилина (32)	Л	286	-45	6	25	9.60
Островок (13)	Л	116	-40	6	-4	7.38
Специалисты
Лобная верхняя бороздка (6)	Л	268	-31	-3	47	9.96
	П	183	26	-11	45	8.33
Теменная нижняя долька (40)	Л	212	-48	-32	28	7.29
	П	499	40	-36	31	10.00
Теменная верхняя долька (7)	Л	251	-15	-64	33	6.77
	П	88	22	-69	42	7.26
Поясная извилина (24)	Л	90	-8	3	47	6.47
Анализ между группами Специалисты>контроль
Лобная верхняя бороздка(7)	Л	44	-22	-54	47	4.40
	П	65	26	-63	52	6.96
Теменная верхняя долька (6)	П	37	30	-2	42	4.41
Теменная нижняя долька (40)	П	164	44	-29	37	5.61

Размер кластеров представляет количество непрерывных объемных элементов.

Прямое сравнение активности, наблюдаемой в период отсрочки между двумя группами представлено на Рис. 2b. Активность в правой и левой теменной верхней дольке специалистов значительно превышала значения у контрольной группы. Продолжительность активности в данных областях мозга поддерживалась в течение всего периода отсрочки у специалистов по счетам, оставаясь статистически увеличенной по сравнению с контрольной группой, в которой активность в данных областях была фазовой в ответ на презентацию стимулов.

ОБСУЖДЕНИЕ

Результаты данного исследования показывают, что активность мозга у специалистов по счетам в период удерживания памяти в ходе отсроченного задания совмещения с образцом была более симметрично распределена в областях, задействованных в зрительно-пространственной действующей памяти [9-11], чем у неопытных представителей группы контроля, у которых активность главным образом наблюдалась в левом полушарии в областях, относящихся к словесной действующей памяти [12]. Активность у специалистов по счетам наблюдалась в правой лобной верхней бороздке, теменной нижней дольке и двусторонней теменной верхней дольке, тогда как у контрольных субъектов активность наблюдалась в области Брока, предцентральной извилине, и теменной нижней дольке. Не наблюдалось значимых поведенческих различий между группами ни в точности их ответа, ни во времени удержания. Таким образом, различие в активности не может быть отнесено к различию в сложности задания между группами. Анализ, ограниченный субъектами мужского пола, также был совместим с этими данными, включая оба пола. Таким образом, результаты нельзя объяснять исключительно различиями в соотношении субъектов мужского пола к женскому в двух группах. Мы заключили, что различия в мозговой активности вероятно отражали различия в стратегиях действующей памяти, используемые каждой группой. Настоящие открытия совместимы с предыдущими поведенческими исследованиями [2,3] и с предыдущими снимками фЯМР, в которых двусторонняя активность в премоторной коре и теменных дольках наблюдалась во время вычислений в уме, производимых специалистами по счетам [13]. Вероятно, пространственная репрезентация чисел разрабатывается через практику работы на счетах, что включает в себя зрительно-моторную обработку, основанную на правилах, а также используется при выполнении задания на емкость памяти на цифры, так как это может быть более эффективным для манипуляции большими числами, используя пространственную репрезентацию вместо последовательно организованной фонологической репрезентации. Возможно, эти процессы включают двусторонние фронтальные-теменные области, которые исграют важную роль в зрительно-моторной обработке [14].

Другая возможность заключается в том, что субъекты, достигающие высокой степени квалификации работы на счетах, обладают намного большей способностью исполнять пространственные когнитивные задания. Некоторые поведенческие доказательства, однако, могут противоречить данной возможности [15]. В предыдущем исследовании было проведено сравнение пяти групп операторов счет, различающихся по компетентности, при помощи задания на запоминание чисел. Авторы открыли, что совместное словесное задание имело больший эффект на объем памяти у менее квалифицированных субъектах по сравнению со специалистами, в то время как совместное зрительно-пространственное задание имело больший эффект у специалистов, чем у неопытных пользователей. Данные результаты предполагают, что числовая память операторов интеллектуальных счет становится более зрительно-пространственной по происхождению по мере повышения компетентности. Многолетние исследования могут прояснить данный вопрос.

Недавно, исследовательская группа Pesenti изучила образец вычисления при помощи позитронно-эмиссионной томографии и предоставила отчет о том, что способность данного субъекта к вычислению включает область мозга, относящуюся к долговременной памяти, подобно префронтальной и средней височной области [16]. Результаты настоящего исследования предполагают, что специалисты по счетам использовали пространственную репрезентацию чисел во время заданий на запоминание чисел, и это задействовало двусторонние пронтально-теменные области. Одна общность между двумя исследованиями заключается в том, что специалисты использовали области мозга, которые не используются неопытными пользователями. Данные нейрофизиологические результаты поддерживают психологические теории о том, что компетентность достигается посредством развития новых стратегий, не используемых новичками [17,18].