当看到 2 到 4 个苹果时，我们可以迅速辨认出数量。然而，当看到五个或更多苹果时，我们的识别时间就会增加，而且经常会计算错误。事实上，大脑对较小数量事物的识别与对较大数量事物的识别是不同的。图宾根大学、波恩大学和波恩大学医院的最新研究表明，大脑对较小数量事物的处理方式与较大数量事物不同。这些研究结果最近发表在《自然-人类行为》（Nature Human Behaviour）杂志上。
想象一下，有人给我们看一张弦乐四重奏的照片，让我们说出照片上有多少人。虽然没有足够的时间来数，但我们都能脱口而出：'四个！'下一张照片显示的是一个七重奏，同样只给我们足够的时间快速看一眼。我们犹豫了一下，这次没有那么自信了：'八'正确的数字其实是七，但我们已经非常接近了。
我们人类似乎有两种处理事物数量的独特方式： 我们通常能够快速、正确地识别出少量的事物。这在研究领域也被称为'子化'。然而，当有五个或更多元素时，这种方法就会突然改变： 我们需要越来越多的时间来回答，答案也变得越来越不精确。
利用植入癫痫患者颞叶的超细电极，研究人员可以观察到不同脑区单个神经元的活动。图片来源：Christian Burkert/大众基金会/波恩大学
一些研究人员因此推测，大脑中有两种不同的处理方法--一种是处理小数字的精确方法，另一种是处理大数字事物的估算机制。波恩大学医院癫痫病学系的弗洛里安-莫尔曼（Florian Mormann）教授解释说：'然而，这一观点至今仍存在争议。也有可能是我们的大脑总是在进行估算，但对较小数量的事物的错误率非常低，以至于根本没有被注意到'。
神经元对较小数量事物的选择性更强
然而，最近的研究实际上表明，我们处理小数量和大数量事物的方式确实不同。参与该项目的研究小组几年前就已经证明，大脑中的神经细胞负责处理每种数量的事物。例如，有些神经元主要负责两个元素，有些负责四个元素，还有些负责七个元素。图宾根大学的安德烈亚斯-尼德教授解释说：'然而，神经元也会对数字的细微变化做出反应。因此，'七'元素的脑细胞也会对'六'和'八'元素产生反应，但反应更加微弱。同样的细胞仍会被激活，但对五或九个元素的激活就更弱了'。
研究参与者在半秒钟内看到了屏幕上的一组点。短暂停顿后，他们必须指出数字是偶数还是奇数。如果点的数量少于 5 个，他们通常会毫不犹豫地给出正确答案。超过这个数字，反应时间和错误率都会逐渐增加。图片来源：AG Mormann/波恩大学
尼德尔已经能够在猴子实验中证明这种'数字距离效应'。这种效应似乎只出现在人数较多的人类身上。这位神经生物学家说：'对于少于五个元素的数字，似乎还有一种额外的机制，能让这些神经元更加精确。'
神经生物学家说：'当代表三个数字的脑细胞发生反应时，它会同时抑制代表两个和四个数字的脑细胞。这就降低了这些细胞也会错误触发数字 3 的风险。然而，这种机制并不适用于为数字 5、6 或 8 而激活的神经元。这就是这些数字错误率较高的原因。'
观察单个脑细胞的工作
波恩大学医院的一个特色让研究人员在研究中受益匪浅： 该医院的癫痫科专门从事脑外科手术。那里的医生试图通过手术切除病变的神经组织来治疗癫痫。为了确定致痫灶的位置，他们有时会首先将电极插入患者的大脑。
17 名患者参加了最新的研究。在准备手术时，他们将细如发丝的微电极插入颞叶。埃斯特-库特（Esther Kutter）解释说：'我们可以用它们来测量单个神经细胞对视觉刺激的反应。'
实验对象坐在电脑屏幕前，屏幕上出现不同数量的点，持续半秒钟。然后要求受试者说出他们看到的是偶数还是奇数的点。他们的反应非常迅速，在四个点之前几乎没有出错。之后，随着点数的增加，错误数量也在增加，参与者完成任务所需的思考时间也在增加。
这项工作将为我们了解人脑如何处理数字提供新的视角。从长远来看，这些发现可能会让人们更好地理解计算障碍，这是一种与对数字理解不清有关的发育障碍。
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