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数学不好是因为对数字不敏感？说不定是真的

2023-01-23为什么125

除夜除夜都人类，哪怕是儿童，也能疾速切确地分辨不合数方针事物，这一点特别很是较着，甚至于经常被认为是不移至理的。这类被称为数感的身手不合于一个一个的计数的过程，并且早在婴儿进修特天命字或标识表记标帜之前就已存在了。此外，它不是人类独有的：对猴子、乌鸦、鱼甚至蜜蜂的考验考验研究注解，数量感知，起码在绝对较小的数量上，普及分布于全数植物王国。

Brian Butterworth 是一名认知神经科学家，也是伦敦除夜学学院的名看传授，在他即将出版的旧书《Can Fish Count》中他认为人类和其他植物经常干戈和独霸数字——不单仅是标识表记标帜和文字的编制，而是物体、义务和笼统定见的数量。Butterworth 是几位信赖人类除夜脑具罕有字“感应感染”的科学家之一，并且人类和祖先一样，在神经学上见成效可以感知气候中的各类数量，如选择果实较多的灌木，辨认地平线上的多半掠食者甚么时辰变得更多，或在杀青共叫时举腕展示。

数量感知若安在神经学上阐扬感染，和它在人类认知中的次要性，是更难答复的问题，也激起了研究人员的辩论。当然一些科学家提出所谓的数字感只是更普及的数量感知的一个分支——一种大年夜大年夜致地说出某物绝对其他物有多除夜的身手——但其别人则认为数量感知是一种自力的气候，某种对象授予了“四”和“五”作为聚会量的出格含义。一些科学家授予这类数字感以更除夜的次要性，撒播宣传它是人类举办数字推理和算术身手的根本——我们疾速辨认花瓶中鲜花数方针身手与我们邃晓为甚么2+4=6的身手之间存在着联络。

因为人们对这一主题的欢欣乐乐喜悦爱好日趋稀少，再加上研究除夜脑的考验考验和技能编制的进步，愈来愈多的数据支撑了这些论点，可是不合还是良多，结论还是很恍忽。但对Butterworth 和像他一样的人来讲，多条证据线正在慢慢交汇，支撑数字和我们除夜脑对它的编码，是我们若何体验全国的一个根本下场。

为人类的数字感供给按照

除夜约十年前，当佛罗伦萨除夜学的心思心思学家 David Burr 第一次宣布后来成为他最有名的数知觉著作时，他被收到的质问吓了一跳。他在视觉感知会议会议上向人群展示，人类主动感知图象的数方针编制与感知图象色彩的编制除夜致不异。可是“一些特别很是赌气的人从不美不雅不雅不雅不雅不雅不雅众中喊道，&39;”他回想道。“没想到会激起这么除夜的争议。”

Burr提出，人类估计屏幕上点的数方针身手很随便遭到一种被称为适应性的视觉气候影响，一个类型的例子是色彩错觉：盯着一个白色的方块看30秒会使你把一个白色的方块算作蓝绿色的。这类效应但凡被回因于除夜脑的脱敏偏向—白色敏感的光感应感染器激活了一段时分，但随后停止了激活；由此产生发火的白色和绿色敏感细胞的快活性之间的不服衡招致了在看白色图象时展示绿色的错觉。心思学家将这类适应效应的存在诠释为看到色彩的公用神经机制的证据，并照顾地诠释为色彩对我们若何感知全国的次要性。

他和西澳除夜利亚除夜学的心思学家 John Ross 创作创造，看屏幕上除夜量的点经常会令人们低估随后图片中的点的数量，而看多量的点则有相反的终局。Burr补偿说，用不合图案和密度的点举办的比照考验考验注解，这类影响是针对点的数方针。这一创作创造将数字与色彩、行动、纹理和其他视觉属性回为不合类别，作为除夜脑主动识其他对象，

从事前起，关于 &34;是我们除夜脑中与生俱来的感知身手，仍是只是感知其他事物的副产品的辩论不时延续到如今。多位神经科学家如今承诺，起码在某种程度上许可多么的不雅不雅不雅不雅不雅不雅不美不雅不雅不雅不雅念：即数字感知本身是很次要的，不凡是当它触及到绝对较多半方针物体时。

一些研究人员独霸成像技能来研究人们在奉行数量义务时除夜脑的活动编制，从而深切试探这一设法。宾夕法尼亚除夜学的认知神经科学家Elizabeth Brannon及其同事向人们展示了点的图象，这些点的大年夜小和数量和图案的集团密度和面积各不不异，同时记实了介入者除夜脑皮层的电活动或用下场磁共振成像（fMRI）对他们的除夜脑举办成像。他们在多项研究中创作创造，视觉皮层的活动对数字出格敏感：改削点的数量比其他视觉方针的改削激起更除夜的活动尖峰，即便人们没有被请求寄看他们看到的点的数量。

不过，数字似乎不单仅是一个视觉静态属性。Burr 创作创造，适应效应可以经由过程闪光序列激起—比如，看到疾速节拍闪光的人将低估中等节拍中的闪光数量。这也不单仅是视觉安慰：一系列的哔哔声也是如斯。乌特勒支除夜学的Ben Harvey及其同事比来研究了人们在试探放置在他们手中的不合数方针物体时的除夜脑活动，这项义务旨在测试所谓的 &34;。独霸fMRI，他们斗劲了这项义务和视觉数字义务的除夜脑活动，创作创造当然 &34;，但这两种数字的活动区域有很除夜的堆叠。

看来，起码在措置数字的某个中心，除夜脑也熟谙到全数这些不合编制之间的联络——三个点和三个哔哔声都是三的不合编制。Burr 在他的适应性考验考验中考验考验了同化不合圭表类型的安慰，并创作创造 &34;他说：&34;

除夜脑中代表数字的神经机制

从神经学上讲，关于一样往常数字感应机制多是甚么容貌的一个线索，来自于人类在估计或分辨不合数方针物品时所犯的各类偏向。比如，人们经常会同化差不多的数量——他们大年夜大年夜约很难灵敏分辨出一盘8块巧克力和一盘9块巧克力的分辨。Burr和其他良多研究人员几回注解，两个数字之间的比例不合越小，这类偏向经常会变得更严重：人们更有大年夜大年夜约将23块巧克力与25块巧克力同化，而不是将3块与5块或10块与40块同化。跟着岁数的添加，人们对物体数字的感知身手则经常愈来愈好：儿童比小婴儿更善于分辨近似的数字，而成年人则更切确。

部分的基于这些不雅不雅不雅不雅不雅不雅不雅不雅不雅不雅不雅不雅不雅不雅不雅不雅查询拜访，科学家们提出了一个被认为是介入数字估计的认知琐细：近似数字琐细（ANS）。这集琐细可以领受感官信息——比如说来自视觉皮层的信息，并以一种不那么切确的编制提取事物的数量。

德国图宾肃除夜学的神经科学家 Andreas Nieder 是《A Brain for Numbers》一书的作者，他花了多年时分研究支撑这类琐细的大年夜大年夜约的神经机制。当他在2000年前后最早研究这个问题时，认知神经科学家 Stanislas Dehaene 和其别人的fMRI研究已最早将人类的数字措置与特定的脑区联络起来，如顶叶内沟（IPS），这是顶叶中触及视觉寄看力和其他各类认知过程的沟回。Nieder对除夜脑中的神经元幻想下场若何对数字举办编码感应猎奇，是以他独霸了频除夜脑成像更直接的对象：单细胞电心思记实。

Nieder 等人在猕猴和其他植物的除夜脑中举办了单细胞记实。在一系列考验考验中，Nieder 的团队证实，顶内沟 (IPS) 和前额叶皮层 (PFC) 中的某些神经元——除夜脑等分袂与视觉寄看和初级认知过程有关的部分——对特天命方针物体有选择性地做出回响。研究下场展示存在从感官输进中提取数字信息的公用“数字神经元”。一些研究人员提出，这些数字神经元理论上位于视觉皮层中一个孤单的数字提取琐细的下流，而其别人则无缺不合意除夜脑中专门的数字感知琐细的设法。需求在人类和植物中举办更多研究，以深切体味除夜脑若何感知和措置数字数量或数量。

在图中的考验考验中，研究人员从 IPS 中的单个神经元举办记及时，一只猕猴搜检展示不合数量点的拒守器屏幕。下场揭穿了不合细胞的不合活动特点：当屏幕展示三个点（如图所示）时，一些细胞会灵敏激起，而此外一些细胞则照顾一个或四个点而激起更多。次要的是，细胞切实其实展示出一些接近其首选数方针数方针活动，这大年夜大年夜约有助于诠释除夜脑在分辨不合较小的数量时会犯错和为甚么会犯错。

并不是全数人都信赖Nieder 研究的IPS和前额叶皮层神经元在举办数字提取。Ben Harvey 指出，起码有一些被陈述为数字特异性的活动大年夜大年夜约与寄看力或义务默示的其他方面有关，而不是与数字本身有关。并且必须指出，猕猴和人类在2000多万年前已分化，具有不合的除夜脑筹划，它们还是独霸无缺不异的神经机制令人难以信赖。Brannon 和其别人提出，人类估计数方针机制部分依托于介入视觉皮层初期感应感染措置的神经元群——具体来讲，就是跟着数量添加而添加其活动的细胞群。

跟着数量添加而活动添加的神经元群大年夜大年夜约进进邻近的数字特异性神经元群，这些神经元群大年夜大年夜约将旗子记号传递给数字选择性神经元或除夜脑其他部位的神经元群，用于后期的感知或措置。Harvey 说。“有一个对数量做出照顾的初始过程，然后完竣该照顾并分发它以给出对数方针这类调剂照顾。. . 然后将它分拨到良多不合的除夜脑区域，用它做不合的工作，比如多感官整合、带领寄看力、筹算行动。”

到如今为止，Nieder 和他的团队还不克不及在人类的前额皮层和IPS中举办单细胞记实，当然他们已对领受过癫痫手术的病人的除夜脑中，介入进修的内侧颞叶举办了记实。&34;Nieder说，但他的团队切实其实创作创造，似乎有一些神经元专门对首选数字作出回响。

可是，此外一个不竭定点触及到对特别很是小的数字的感知，从1到4放置。这些数量，除夜除夜都人都能当即辨认，属于所谓“不问可知”的局限。心思学家假定这些数方针感知是由一个自力于ANS的琐细独霸的，但Harvey和Nieder都没有在他们的工作中看到这类证据，Nieder补偿说，他的团队的数字偏好神经元可以诠释从几百、几十不时到1的行动不雅不雅不雅不雅不雅不雅不雅不雅不雅不雅不雅不雅不雅不雅不雅不雅查询拜访，屈就他的团队比来的一项研究陈述，受过操练的乌鸦大年夜大年夜约有关于“0”的神经回响。

关于算术劈脸的辩论

关于数字认知的神经机制辩论还是很除夜，可是当触及到人类对非标识表记标帜数字的邃晓（如点的视觉编制）和他们对标识表记标帜数字的独霸（如言语中独霸的数字词或+++数字）之间的特定相干时，这类辩论就变得愈加乖戾。

人类独霸标识表记标帜来展示数字定见并举办筹算，这在全数生物界是并世无双的。良多言语学和心思学研究者将这类身手视为言语的一个分支，是对用于措置语法和其他言语定见的现有除夜脑回路的一种从属下场。

但一些主意朴实数字全国不美不雅不雅不雅不雅不雅不雅的人认为，除夜脑中已有一个完竣的琐细可感应算术和其他编制的数学身手供给一个框架——与措置数字感知的琐细不异。&34;Butterworth说，他曾与那些在算术和某些圭表类型的数字推理方面有出格艰苦的人合作过，但凡是在言语或其他下场方面没有艰苦，这类气候被称为算术遏制。Butterworth认为，当然言语对独霸数字词和扩除夜可数项方针局限较着很次要，但它真实不是数字认知的根本。

否决 Butterworth 不雅不雅不雅不雅不雅不雅不美不雅不雅不雅不雅念的科学家们提出了各类证据来支撑这一不雅不雅不雅不雅不雅不雅不美不雅不雅不雅不雅念。比如，对儿童数学下场的多项研究注解，估计数字的身手（无需计数）与标准化数学测试的分数有关。对专业数学家和非数学家的下场性核磁共振研究注解，在数字使射中活泼的除夜脑区域真实不与但凡与言语措置相干的区域堆叠，而是触及顶层内和其他与数字措置相干的区域。另有关于部分脑毁伤者的文献，&34;Nieder指出，但 &34;，反之亦然。

神经学研究还试图将非标识表记标帜数字创作创造的一些定见延续到标识表记标帜数字上。比如，除对三个点有回响的神经元外，Nieder对癫痫病人的研究还创作创造了似乎对某些+++数字有出格回响的自力神经元。他指出，这些神经元的数量比对点状图案有回响的神经元要少，并且它们似乎对其数字的偏好不那么具体。他补偿说，如今还不了然这类神经元表征是若何产生发火的，也不了然它若何能支撑算术。&34;

不过，像其他关于数字思惟的研究一样，近似法在算术中的感染问题也很难措置。Harvey 建议，当研究人员同时评论数字感知、数字措置和数学或其他初级认知下场时，他们大年夜大年夜约有时中恍忽了不合科学定见和不合神经机制之间的鸿沟。与此同时，Nieder说他 &34;，但他也招认，这场辩论 &34;。