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1860 年，德国科学家费希纳发现，人类的心理感觉量（如视觉、听觉、触觉等）与对应物理量强度的对数呈正比关系。费希纳定律有力地证明了内部心理世界与外部物理世界存在紧密联系，且这种联系能够以简洁的数学形式予以表达。此定律打破了以往心理学研究中对心理现象难以量化，以及难以与物理刺激建立明确关联的困局。为心理学研究开辟了新的思路与方法，推动心理学从哲学思辨迈向科学实证的新阶段。
长期以来，科学家们一直致力于在中枢神经系统中寻找费希纳定律的证据。在经典研究中，研究者对猴子开展数数运算任务训练。研究发现，在大脑中，不同数字会激活各异的神经元，且激活神经元的数量会随着数字的增大而增多。同时，在大脑海马体中发现的 “时间细胞” 代表着心理时间的流逝，随着心理时间的增加，时间细胞激活的准确性呈逐渐下降趋势。诸多研究将此类发现作为费希纳定律的间接证据。然而，该定律的直接证据，即心理表征的神经标记物与物理量之间的对数关系，却一直未被发现。
西南大学心理学部陈有国副教授时空认知课题组，将 Kappa 效应任务与事件相关电位技术（ERP）相结合，对费希纳定律的神经证据展开探寻。在实验过程中，两个小圆从中心分别向左或右视野依次闪现，两个圆之间的时间间隔在 0.8 秒和 1.2 秒中随机选取，它们之间的空间距离则从 0°、1°、2°、4°、8°、16° 和 25° 中随机选定。要求参与者通过按空格键来复现小圆间的时间间隔（图1）。研究重点关注由第二个白色圆形刺激消失所诱发的 P2 和 P3b 成分，因为这些成分能够反映本研究中时间与空间信息进入工作记忆后的表征更新情况（图2）。
图1. 实验流程图
图2. 时空信息表征更新诱发脑电成分及其地形图
图3. 脑电P2和P3成分的波幅与物理时空信息呈对数关系
该研究成果在心理物理学领域以及量值研究领域具有至关重要的理论意义，从电生理角度揭示了不同维度的量值信息在对数尺度进行表征的神经机制，为费希纳于 164 年前提出的科学问题提供了中枢神经系统层面的直接证据。此项名为 “ Direct evidence for logarithmic magnitude representation in the central nervous system ” 的研究已于 2024 年 10 月 18 日在国际著名神经科学期刊《Neuroscience》正式发表，该研究得到了教育部人文社会科学一般项目和重庆市自然科学基金项目的资助。
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