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大脑如何处理数字零

健康   2024-10-07 19:37   江苏  



大脑如何处理数字零
Mints 编译



数字零的概念一直是数字系统和数学发展的核心，并被广泛认为是人类最重要的文化成就之一。

通讯作者教授说：“与代表可数量的 1、2 或 3 等其他数字不同，0 意味着没有可数的东西，同时仍然有一个数值。”

与正自然数相反，数字零的概念直到人类历史的后期才在过去两千年前出现。这种情况也反映在儿童认知发展的过程中，因为儿童通常只能在六岁左右理解零的概念和相关的算术规则。

神经元发出数字零的信号

人类大脑中的神经细胞如何代表这一概念尚未得到研究。

波恩的研究人员现在与图宾根大学的神经生物学家联手，弄清了这个问题的真相。
为此，他们在神经外科患者颞叶中插入了毛发薄的微电体，数值从0到9。

数值一方面显示为阿拉伯数字，另一方面显示为一组点——包括一组空的。

该研究的第一作者Esther Kutter说，“与此同时，我们能够测量到单个神经细胞发出0的零信号的神经元。”“这种神经元对阿拉伯数字零或空集有反应，但以下两种情况都没有反应。”

单个神经元对符号数字的神经反应

Esther F. Kutter, Gert Dehnen, Valeri Borger, Rainer Surges, Andreas Nieder, Florian Mormann. Single-neuron representation of nonsymbolic and symbolic number zero in the human medial temporal lobe. Current Biology, 2024; DOI: 10.1016/j.cub.2024.08.041



数字零是神经元的数值

在这两种情况下，都存在数值距离效应，其中神经元的反应较弱，但也是可以测量的，对相邻的数字一。

教授博士说，在神经元层面上，0 的概念不是被编码为一个单独的类别“无”，而是作为一个可以和数量线程下端的其他可数数值整合的数值。

图宾根大学神经生物学研究所的Andreas Nieder和Mormann教授补充说：“尽管有这种整合，空集在神经元种群水平上的编码与其他数字不同，特别是在点集的情况下。这可以解释为什么在行为层面上识别空集合的时间也比其他小数要长。”

然而，在神经或行为层面都没有发现阿拉伯数字的这种影响。由此，研究人员认识到符号表示的重要性，例如通过阿拉伯数字，将数字零整合到人类大脑中的数字线上。

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