科學家揭示大腦估測數量新機制

一個多世紀以來，科學家發現人們一般都很擅長目測4個及以下的物品數量。但是，面對更大的數字時，人們對數量的判斷能力就會明顯下降，估計的速度更慢，也更容易出錯。

　　如今，科學家發現了其中的原因：大腦在評估4個及以下的物品數量時使用的是一種機制，而在評估5個及以上的物品數量時，則會使用另一種機制。這些發現是通過記錄 17 名參與者的神經元活動獲得的，解決了長期以來關于大腦如何估計物品數量的爭論。相關研究成果10月2日發表于《自然-人類行為》。

　　“這一發現與人們對思維本質的理解息息相關。”約翰·霍普金斯大學兒童發展實驗室聯合主任、心理學家Lisa Feigenson認為，從根本上說，這是一個心理結構問題，即產生人類思維的基石是什么？

　　人類估算大數量的能力極限困惑著幾代科學家。經濟學家和邏輯學家William Stanley Jevons 1871 年在《自然》發表的文章中描述了對計數能力的調查，并得出結論：至少對某些人來說，數字5已經超出了他們完全辨別的能力極限。

　　一些研究人員認為，大腦使用的是單一的估算系統，只是對更大的數字的估算不夠精確。另一些研究人員則假設，之所以會出現表現差異，是因為大腦有兩個獨立的神經元系統來量化物體。但實驗未能確定哪種模式是正確的。

　　針對以上問題，德國波恩大學醫院通過記錄清醒者大腦中的單個神經元活動，對17名參與者進行觀察實驗。

　　研究人員在半秒內在屏幕上展示了從0到9個點的圖像，并詢問參與者看到的是奇數還是偶數。不出所料，當參與者看到4個及更少的點數時，他們的回答要準確得多。

　　此前，研究人員已經了解到，有一些專門的神經元與物品數量相關聯。有些神經元在出現一個物體時興奮，有些則在出現兩個物體時興奮，以此類推。

　　對參與者神經元活動的分析表明，負責4及以下數字的神經元會對其偏好的數字作出非常具體的選擇性反應。然而，負責5 到 9 之間數字的神經元不僅對其偏好的數字有強烈反應，而且對臨近的數字也有反應。

　　該研究通訊作者、德國圖賓根大學動物生理學家Andreas Nieder說：“這些神經元偏好的數字越大，特定選擇性就越低。例如，對“3”這一數字有特異性的神經元只會對“3”作出反應，而對“8”有偏好的神經元除了會對“8 ”作出反應外，還會對“7”和“9”作出反應。因此，當人們試圖量化更多數量的物體時，可能犯更多錯誤。

　　這表明大腦中有兩種不同的“數字系統”。Nieder對此感到非常驚訝，因為他之前認為大腦只有一種估算機制。“我很難相信真的有這樣一條分界線，但在數據面前，我必須接受這一結論。”他說。

　　“這些發現非常精彩，”Feigenson評價，這些發現為行為學研究提供了新的證據，表明有兩種心理系統用于估算物體數量。

　　相關論文信息：

　　https://doi.org/10.1038/s41562-023-01709-3