德國波恩大學(xué)醫(yī)學(xué)中心的認(rèn)知神經(jīng)生理學(xué)家和圖賓根大學(xué)的神經(jīng)生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)，人類的大腦有兩種不同的處理數(shù)量的方式，一種系統(tǒng)負(fù)責(zé)處理4或更少的數(shù)量，另一種系統(tǒng)處理5或更多的數(shù)量。
當(dāng)人們被要求快速識別多于4或少于4這個閾值的數(shù)量時，他們的反應(yīng)是不同的，但科學(xué)家目前尚不清楚這是否真的是兩種離散的神經(jīng)機(jī)制的證據(jù)。發(fā)表在《自然-人類行為》上的這項研究成果為考察大腦的神經(jīng)機(jī)制提供了新的線索，它揭示了人們?nèi)绾翁幚頂?shù)字的重要細(xì)節(jié)，并有助于理解“計算困難”這種發(fā)育障礙。
面對4個或更少的物體，人們通常一眼就能識別出總和，這種能力被稱為“數(shù)感”，是心理學(xué)家在上個世紀(jì)創(chuàng)造的一個術(shù)語，指當(dāng)人們看向一組物體時，可以直接看出有多少個，而無需逐個計數(shù)。
然而，當(dāng)人們看到5個或更多的物體時，這種能力就消失了。例如，如果被要求量化一堆蘋果有多少個，往往會猶豫和估計，需要稍長的回答時間，提供的答案也不是那么精準(zhǔn)。
由于數(shù)感這種技能在數(shù)量大于4的情況下突然消失，一些研究人員猜測大腦使用了兩種不同的處理方法，然而，這種想法到目前一直存在爭議。
一種觀點(diǎn)認(rèn)為，大腦總是在做估計，對小數(shù)量進(jìn)行估計的錯誤率如此之低，以至于根本沒注意到這種現(xiàn)象。另一種觀點(diǎn)認(rèn)為，人類大腦中有負(fù)責(zé)每個數(shù)量的神經(jīng)元，某些神經(jīng)細(xì)胞有選擇性地點(diǎn)燃對特定數(shù)量的反應(yīng)。一些神經(jīng)元在一個人看到兩件東西時被點(diǎn)燃，而另一些神經(jīng)元對更多的數(shù)量表現(xiàn)出類似的親和力。舉例來說，一些大腦細(xì)胞雖然能對7做出更強(qiáng)的反應(yīng)，但它們也能對6和8做出反應(yīng)，只不過較弱而已；類似地，它們在看到5和9時，也有反應(yīng)，但反應(yīng)更弱。
為考察這種效應(yīng)，研究人員招募了17名準(zhǔn)備進(jìn)行腦部手術(shù)的癲癇患者。作為治療的一部分，患者將微電極插入其顳葉。這種方法能夠測量單個神經(jīng)細(xì)胞對視覺刺激的反應(yīng)。
受試者觀看電腦屏幕，屏幕在半秒鐘內(nèi)顯示不同數(shù)量的點(diǎn)。快速瞥過之后，研究人員詢問受試者他們看到的是奇數(shù)還是偶數(shù)的點(diǎn)。實(shí)驗結(jié)果顯示，在點(diǎn)數(shù)不超過4個時，受試者的回答快速且準(zhǔn)確。然而，但點(diǎn)數(shù)是5或更多時，錯誤率和響應(yīng)時間就會增加。
這意味著對于少于5的數(shù)，似乎有一種額外的機(jī)制，使這些神經(jīng)元的反應(yīng)更精準(zhǔn)。負(fù)責(zé)較少數(shù)量的神經(jīng)元能夠抑制其他負(fù)責(zé)相鄰數(shù)量的神經(jīng)元，避免信號混雜。例如，當(dāng)專門負(fù)責(zé)3的神經(jīng)元被點(diǎn)燃時，它就抑制了負(fù)責(zé)2和4的神經(jīng)元的點(diǎn)燃。對于大于5的數(shù)字，專門的神經(jīng)元則缺乏這種機(jī)制。
