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人脑中的两种计数机制
投稿：我是大猫猫
原文：https://www.nature.com/articles/d41586-023-03136-w
在一个多世纪之前，研究者们已经发现人们通常很擅长用肉眼估计四个或更少的物品的数量。但是，面对更大的数字，衡量数字的表现显著下降——变得更慢，更容易出错。
现在，科学家们发现了原因：人脑估测不多于四个的物体使用一种机制，估测五个或更多的物体则使用另一种机制。科学家们通过记录17名人类参与者的神经元活动发现了这一现象，解决了大脑用什么方式估计人类看到的物体数目的长期争论。这一研究结果于10月2日发表在《Nature Human Behaviour》上。
这个发现有助于理解思维的本质，约翰霍普金斯大学儿童发展实验室联合主任、心理学家Lisa Feigenson说，“从根本上说，这个问题是关于精神结构的：是什么构成了人类思维的基础？”
人类估计大量物体能力的限制长期困扰着科学界。在1871年发表的一篇《Nature》文章中，经济学家和逻辑学家William Stanley Jevons描述了他对自己计数技能的研究，他得出结论，“至少对某些人来说，数字五乃是完美估计的尽头。”
一些研究人员简单地认为大脑使用单一的估计系统，而这个系统对较高的数字不太精确；而其他人假设这种性能差异是由于存在着两个独立的神经系统来估测物体数目。但当时的实验未能确定哪种模型是正确的。
如今，研究团队有了一个罕见的机会可以记录清醒状态下人脑内单个神经元的活动。受试者们正在德国波恩大学医院接受癫痫治疗，准备手术之前已经在他们的大脑中插入了微电极。
研究人员向17名受试者们展示了屏幕上从零到九个点的图像，持续半秒钟，并询问他们看到了奇数还是偶数个点。正如预期的那样，当参与者看到四个或更少的点时，他们的答案要精确得多。
研究人员已经从以前的研究中得知，有专门与特定数量相关联的神经元。一些在呈现一个物体时激发，一些在呈现两个物体时激发，等等。
本实验对受试者神经元活动的分析显示，专门处理四个或更少数字的神经元非常具体且有选择性地对其对应的数字做出反应。然而，处理五到九的神经元不仅对其对应数字反应强烈，而且也对相邻的数字反应强烈。
“对应数字越大，神经元就越缺乏选择性，”德国图宾根大学的动物生理学家、合著者Andreas Nieder说。例如，专门对三有反应的神经元只会在发现该数字时激发，而偏好八的神经元会对八有反应，但也会对七和九有反应。因此，当人们试图目测更多的物体时，会更多地出错。
这表明大脑中有两个不同的“数字系统”。Nieder感到惊讶，因为他以前认为只有一个机制。“我很难相信真的有这样的分界线。但是，基于这些证据，我必须接受它。”他说。
Feigenson同意这个结论。“这是美丽的发现，”她说，这些发现增加了表明存在两个不同的估测数目系统的证据。