一个多世纪以来，研究人员已经知道，人们通常非常擅长目测四个或更少物品的数量。但是，在面对更大的数字时，目测数字的表现会明显下降——变得更慢且更容易出错。
现在科学家们已经发现了原因：人脑使用一种机制来评估四个或更少的物品，而当有五个或更多物品时则使用另一种机制。 这些发现是通过记录 17 名人类参与者的神经元活动获得的，解决了关于大脑如何估计一个人看到的物体数量的长期争论。 该研究结果于 10 月 2 日发表在自然-人类行为杂志上。
心理学家丽莎·费根森（Lisa Feigenson）说，这项发现与理解思维的本质有关，她是马里兰州巴尔的摩市约翰·霍普金斯大学儿童发展实验室的联合主任。“从根本上说，问题在于心理结构：是什么构建模块产生了人类的思想？”
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一个世纪之久的争论
人类估计大量物体的能力的局限性使许多代科学家感到困惑。在 1871 年的Nature杂志文章中，经济学家和逻辑学家威廉·斯坦利·杰文斯描述了他对自己计数技能的调查，并得出结论：“至少对某些人来说，数字五超出了完美辨别的极限。”
一些研究人员认为，大脑使用单一的估计系统，只是对于较大的数字而言，精确度较低。另一些人则假设，性能差异是由于存在两个独立的神经元系统来量化物体而引起的。但是，实验未能确定哪种模型是正确的。
随后，一个研究团队获得了一个难得的机会，可以记录清醒者大脑内部单个神经元的活动。所有参与者都在德国波恩大学医院接受癫痫治疗，并且为了手术做准备，在其大脑中插入了微电极。
作者向 17 名参与者展示了屏幕上零到九个点的图像，持续半秒钟，并询问他们看到的是奇数还是偶数个物体。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。
研究人员已经从之前的研究中了解到，存在与特定数量物品相关的专门神经元。有些神经元主要在呈现一个物体时放电，另一些神经元在呈现两个物体时放电，依此类推。
对参与者神经元活动的分析表明，专门研究四个或以下数字的神经元对其偏好的数字做出非常具体和选择性的反应。然而，专门研究五到九个数字的神经元对其偏好的数字反应强烈，但也对其紧邻的数字做出反应。
数字神经元
“偏好的数字越高，这些神经元的选择性就越低，”德国图宾根大学的动物生理学家、共同作者安德烈亚斯·尼德说。例如，专门研究数字三的神经元只会对数字三做出反应，而偏好数字八的神经元会对数字八做出反应，也会对数字七和九做出反应。因此，当人们试图量化更多数量的物体时，会犯更多错误。
这表明大脑中存在两个不同的“数字系统”。尼德感到惊讶，因为他之前认为只有一种机制。“我很难相信真的存在这条分界线。但是，根据这些数据，我必须接受它，”他说。
费根森同意这一结论。“这些是非常出色的发现，”她说，这增加了行为研究的证据，表明两个心理系统有助于表示物体数量。
本文经许可转载，最初于 2023 年 10 月 6 日发表。