大脑处理数字4和5的方式有很大不同

德国波恩大学医学中心的认知神经生理学家和图宾根大学的神经生物学家发现，人类的大脑有两种不同的处理数量的方式，一种系统负责处理4或更少的数量，另一种系统处理5或更多的数量。

当人们被要求快速识别多于4或少于4这个阈值的数量时，他们的反应是不同的，但科学家目前尚不清楚这是否真的是两种离散的神经机制的证据。发表在《自然-人类行为》上的这项研究成果为考察大脑的神经机制提供了新的线索，它揭示了人们如何处理数字的重要细节，并有助于理解“计算困难”这种发育障碍。

面对4个或更少的物体，人们通常一眼就能识别出总和，这种能力被称为“数感”，是心理学家在上个世纪创造的一个术语，指当人们看向一组物体时，可以直接看出有多少个，而无需逐个计数。

然而，当人们看到5个或更多的物体时，这种能力就消失了。例如，如果被要求量化一堆苹果有多少个，往往会犹豫和估计，需要稍长的回答时间，提供的答案也不是那么精准。

由于数感这种技能在数量大于4的情况下突然消失，一些研究人员猜测大脑使用了两种不同的处理方法，然而，这种想法到目前一直存在争议。

一种观点认为，大脑总是在做估计，对小数量进行估计的错误率如此之低，以至于根本没注意到这种现象。另一种观点认为，人类大脑中有负责每个数量的神经元，某些神经细胞有选择性地点燃对特定数量的反应。一些神经元在一个人看到两件东西时被点燃，而另一些神经元对更多的数量表现出类似的亲和力。举例来说，一些大脑细胞虽然能对7做出更强的反应，但它们也能对6和8做出反应，只不过较弱而已；类似地，它们在看到5和9时，也有反应，但反应更弱。

为考察这种效应，研究人员招募了17名准备进行脑部手术的癫痫患者。作为治疗的一部分，患者将微电极插入其颞叶。这种方法能够测量单个神经细胞对视觉刺激的反应。

受试者观看电脑屏幕，屏幕在半秒钟内显示不同数量的点。快速瞥过之后，研究人员询问受试者他们看到的是奇数还是偶数的点。实验结果显示，在点数不超过4个时，受试者的回答快速且准确。然而，但点数是5或更多时，错误率和响应时间就会增加。

这意味着对于少于5的数，似乎有一种额外的机制，使这些神经元的反应更精准。负责较少数量的神经元能够抑制其他负责相邻数量的神经元，避免信号混杂。例如，当专门负责3的神经元被点燃时，它就抑制了负责2和4的神经元的点燃。对于大于5的数字，专门的神经元则缺乏这种机制。