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你的大脑使用不同的神经元来进行加减法运算

时间:2022-02-26 18:15

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无论你是研究复杂线性代数的研究生,还是在餐馆里计算小费的美食家,我们每天都在使用某种形式的数学。但是,对于科学家来说,我们的大脑是如何做算术的仍然是一个谜。现在,德国的一组研究人员在我们的数学思维中观察到一个有趣的新模式。

2月14日,德国波恩大学和Tübingen大学的研究人员发现,当进行不同的数学运算时,某些神经元会发光。研究结果发表在杂志上。神经元是传递全身信号的神经细胞,但它们主要集中在大脑和脊椎中。神经元利用化学神经递质将信号从一个神经元传递到另一个神经元,这使我们能够思考、感觉和移动。

在波恩大学医院(University Hospital Bonn)的癫痫科,研究人员专门研究了一种外科手术,将电极植入癫痫患者的大脑。这些电极主要用于帮助识别癫痫发作的来源,但它们也可以揭示在不同的任务中哪些神经元被激发。该研究的作者意识到它们是这项研究的理想工具。


研究对象,五名女性和四名男性,将电极植入他们的内侧颞叶,这是大脑中对记忆处理很重要的一部分。由于他们正在接受无法用药物控制的癫痫治疗,电极将能够帮助识别导致他们癫痫发作的大脑部分,以便有可能将其移除。

每个人都会用加法或减法完成一系列简单的数学问题。有些题目用数字和符号写(2+2),有些用文字写(2+2)。当受试者完成这些问题时,电极会记录下他们的神经元活动。研究人员发现,在做加法和做减法的时候,一组完全不同的神经元会被激活,而且用符号或文字表达问题并不重要。

为了验证不同程度的活动实际上对应于解决不同的数学问题,研究人员用一个自学计算机程序处理了所有的数据。首先,他们通过输入每一道数学题的神经元活动以及受试者是在做加法还是减法来训练这个系统。研究显示,在处理完训练数据后,程序在不被告知数学问题类型的情况下接收到神经元活动,并且能够分辨出受试者是在加减法。“这项研究是一个重要的一步更好的理解我们的一个最重要的符号的能力,即计算与数字,“Florian Mormann,认知和临床神经生理学教授波恩大学医院,该研究的作者之一,在一次新闻发布会上说。