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波恩大学

概要：

我们怎么知道我们是在看三个苹果还是四个？波恩大学和蒂宾根大学的研究人员现在距离回答这个问题又近了一步。他们能够证明一些脑细胞主要以三个数量开火，其他数量为四个，其他数量为其他数量。对于数字可以观察到类似的效果：在人类中，响应于“2”而激活的神经元例如与针对“5”激活的神经元不同。结果还说明了我们如何学习处理数字符号与数量相比。该研究在线发表在Neuron杂志上。

我们天生具有计算能力：出生后不久，婴儿可以估计事件的数量，甚至可以进行简单的计算。但是大脑究竟发生了什么？我们是否以不同于具体数量的方式处理抽象数字？波恩大学癫痫系的研究人员和蒂宾根大学的神经生物学家研究了这两个问题。他们受益于波恩大学医院的一个特色：那里的癫痫诊所专门从事脑外科手术。有了这个，医生们试图通过一种手术来治疗癫痫患者，这种手术可以去除患病的神经组织。在某些情况下，他们首先必须将电极插入受影响的人的大脑中，以确定致癫痫病灶的位置。作为一种副作用，研究人员可以用它来观察患者的思维。

算法可识别测试对象看到的点数

在目前的研究中也是如此：9名参与者是癫痫患者，他们的微电极与插入颞叶的单根毛发一样细。 “这使我们能够测量个体神经细胞对视觉刺激的反应，”认知与临床神经生理学组负责人Florian Mormann博士教授解释道。科学家现在在计算机屏幕上显示他们的受试者有不同数量的点 - 有时只有一个，有时是四个甚至五个。“我们能够证明某些神经细胞主要是针对非常特定的量而发射的，”该研究的第一作者Esther Kutter解释说。“例如，一些主要由三个点激活，另一个则由一个激活。”

因此，每个数量在人脑中产生特定的活动模式。“我们已经编写了一种评估这种模式的分类算法，”Mormann解释道。“这使我们能够利用神经细胞的觉醒状态来读取我们各自受试者可以看到的分数。”

科学家们还观察到了一个有趣的效果：虽然神经元被“设定”到一定数量，但它们的反应量也略有不同。设置为三个脑细胞的脑细胞也响应两个或四个点而被射击，但随后变弱。然而，有一个或五个点，它很难被激活。专家称之为“数值距离效应”。来自蒂宾根大学的Andreas Nieder教授，该研究的联合主管，已经在猴子实验中证明了同样的现象。“数字在我们的大脑中以与猴子大脑完全相同的方式处理，”他强调道。“这证实了猴子是研究定量信息处理研究不可或缺的模型。”

我们学习数字与人物不同以

我们如何处理数字，即代表数量的符号，很难在动物的帮助下回答。科学家现在能够首次证明这种方法原则上与数量相似：当我们看到某个数字时，某些脑细胞就会发射。然而，数字神经元和数量神经元不相同：数字“3”激发完全不同的神经细胞而不是三个数量的神经细胞。

另一个观察更令人兴奋的是：“数字神经元也具有数值距离效应，”莫曼说。“它们不仅受到确切数字的刺激，而且受到其邻居的刺激 - 但只是非常微弱。”然而，这种现象表明我们学习的数字与简单的字符不同：从某种意义上说，神经元已经知道a 3的值只与2或4略有不同，否则他们也不会对这两个数字作出反应。因此，数字似乎与数量的某种概念紧密交织在一起。

研究人员希望他们的研究结果也有助于更好地理解发育障碍，这是一种发育障碍，其中包括对数量的较差理解。