Почему человеческий мозг воспринимает мир логарифмами

Логарифмическая обработка информации извне позволяла древнему человеку избежать многих ошибок, которые могли стоить ему жизни.

Наш мозг предпочитает мерить внешние раздражители по логарифмической линейке. (Фото Pascal Deloche.)

Если обычного взрослого человека попросить назвать число между 1 и 9, в большинстве случаев им окажется 5. Но если тот же вопрос задать ребёнку или выходцу из традиционного, архаического общества, то в ответ вы услышите «3». Специалисты объясняют это тем, что для человека более естественно оценивать количество логарифмически, что линейное представление — это более позднее достижение культуры. В этом случае понятно, почему между 1 и 9 возникает 3: 1 — это 3⁰, а 9 — это 3², а то, что находится между ними, как раз и есть 3¹.

Но древние люди вряд ли имели представление о логарифмической шкале, и то же самое можно сказать о детях. То есть можно предположить, что логарифмические законы управляют какими-то нервными процессами — например, восприятием информации. Психологические эксперименты подтверждают, что интенсивность нервного стимула связана с интенсивностью внешнего сигнала через логарифм. Но чтобы нервная система начала так себя вести, нужны какие-то внешние причины. Иначе говоря, чтобы закрепиться в эволюции, «логарифмическая линейка в мозгу» должна была облегчать жизнь человеку, увеличивать его шансы на выживание.

В статье, опубликованной в Journal of Mathematical Psychology, исследователи из Массачусетского технологического института (США) пишут, что да, действительно, «логарифмическое восприятие действительности» уменьшает вероятность ошибки в обработке данных, а вероятность такой ошибки порой может быть вопросом жизни и смерти. При этом следует понимать, что для древнего человека важнее была не столько точная, сколько относительная оценка внешнего стимула. Ему важнее было знать, сколько голодных львов сидит в зарослях, один или пять, чем точно представлять, как много антилоп в стаде — 96 или 100.

Используя математические модели, исследователи показали, что логарифмическая обработка информации снижает вероятность относительной ошибки в двух случаях: когда вам надо что-то запомнить, чтобы потом к этой информации возвращаться, и когда внешний раздражитель нужно выделить из статистического шума среди других раздражителей. В случае с раздражителем всё более или менее ясно, а в отношении памяти исследователи сравнивают это с устройством компьютера: логарифмическая обработка информации позволяет ей занимать меньше места и уменьшает вероятность ошибки при повторном обращении.

Выводы подтверждаются данными о том, как наши органы чувств воспринимают информацию, с какого порога громкости мы, например, начинаем различать человеческую речь. Логарифмическая оценка громкости снижает вероятность ошибки и позволяет точно отделить голос от другого шума. Эти результаты, возможно, помогут в постижении того, какие изменения происходят в мозгу при обучении и запоминании, как и когда образуются новые синапсы, формируются новые нейронные сети и т. д.

Впрочем, не стоит забывать, что модель эта скорее теоретическая, требующая большего объёма экспериментальных доказательств. А с ними могут возникнуть проблемы: например, исследователи подозревают, что в случае ночного видения такая логарифмическая закономерность восприятия может и не сработать.

Подготовлено по материалам MIT News.