德國波恩大學醫(yī)學中心的認知神經(jīng)生理學家和圖賓根大學的神經(jīng)生物學家發(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)負責處理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，他們的反應是不同的，但科學家目前尚不清楚這是否真的是兩種離散的神經(jīng)機制的證據(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”，是心理學家在上個世紀創(chuàng)造的一個術(shù)語，指當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。
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。
一種觀點認為，大腦總是在做估計，對小數(shù)量進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。另一種觀點認為，人類大腦中有負責每個數(shù)量的神經(jīng)元，某些神經(jīng)細胞有選擇性地點燃對特定數(shù)量的反應。一些神經(jīng)元在一個人看到兩件東西時被點燃，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，一些大腦細胞雖然能對7做出更強的反應，但它們也能對6和8做出反應，只不過較弱而已；類似地，它們在看到5和9時，也有反應，但反應更弱。
為考察這種效應，研究人員招募了17名準備進行腦部手術(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)細胞對視覺刺激的反應。
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。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。實驗結(jié)果顯示，在點數(shù)不超過4個時，受試者的回答快速且準確。然而，但點數(shù)是5或更多時，錯誤率和響應時間就會增加。
這意味著對于少于5的數(shù)，似乎有一種額外的機制，使這些神經(jīng)元的反應更精準。負責較少數(shù)量的神經(jīng)元能夠抑制其他負責相鄰數(shù)量的神經(jīng)元，避免信號混雜。例如，當專門負責3的神經(jīng)元被點燃時，它就抑制了負責2和4的神經(jīng)元的點燃。對于大于5的數(shù)字，專門的神經(jīng)元則缺乏這種機制。
