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原來數學學得好真的有生理原因!科學家發現“數學細胞”真的存在

很多不喜歡學數學的人,常會說自己沒有數學細胞,或許這情況是真的,最近有科學家發現人類大腦中真的有“數學神經元”,對數字和數學的感覺和學習能力很有影響。

原來數學學得好真的有生理原因!科學家發現“數學細胞”真的存在

來自德國圖賓根大學和波昂大學的一個聯合研究團隊2月14日在《當代生物學》雜志上發表了一篇論文,宣稱發現了大腦中有專司計算的“數學神經元”。

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早先他們在對猴子的大腦進行研究時,就發現分别與視覺注意和進階認知過程有關的部分——頂内溝(IPS)和前額葉皮層(PFC)有特定用于計算規則的神經元,并将其稱為“數字神經元”,具體位置在視覺皮層中一個單獨的數字提取系統的神經電流下遊,而猴子這種靈長類的大腦和人類大腦結構相似,但人類的計算能力要比猴子強多了,推測人類的數學神經元要比猴子發達得多。

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這一次,兩所學校的合作直接對人類的大腦進行研究,波昂大學醫院癫痫科可以專門對癫痫患者的大腦進行外科手術,他們找了9名患有癫痫疾病的志願者——五名女性和四名男性參與了研究,之是以找癫痫病人,是因為這類病人的癫痫發作多是發生在大腦的同一區域,可以對腦部活動精确定位,這個有缺陷的區域,醫生在這些患者大腦MTL(海馬體及其皮層)區域植入了微型電極探針,這種探針可以精确确定其神經痙攣的來源,而且單個神經元的活動也可以通過這種連接配接進行測量。

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接下來研究者們讓志願者做加減法運算,以觀察該區域中神經元的活動,發現他們在做加法和做減法時分别會激活兩組不同的神經細胞,研究者将其稱之為“加法神經元”和“減法神經元”,做加法時加法神經元活躍,做減法時減法神經元活躍,這表明運算思維啟動時,腦部思維區域實際上編碼了一個數學指令,不同的神經細胞參與了這一指令,并得出了想要的結果。

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研究者們發現即便使用了文字介紹的加減法的運算(非數學符号)也會産生同樣的效果,同時還發現不同的加法和減法神經元還會在同一個算術任務中交替性出現活躍現象,說明大腦活動非常準确地顯示了受試者目前正在計算的任務類型,而且神經元分工很明确,是以得出“人類大腦中真有數學神經細胞”的結論。這或許也能說明,有些人數學學得好真的是有生理原因的,大腦計算區域先天發達或者後天得到鍛煉強化,都有助于提升數學思維能力。

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人類在數學研究上已經取得了很高的成就,但即便是像1+1=2這樣簡單的問題被計算出來時,大腦中到底出現了什麼樣的計算機制,發生了什麼樣的過程,卻一直不為人知,是以這項研究将從根本上認識人的思維發生過程中的生理機制,而數學細胞的發現将有助于揭開多數參與計算的思維機制的生理過程。

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波昂大學醫院癫痫學系弗洛裡安·莫爾曼教授就稱這項研究“标志着我們朝了解大腦的數學計算機制方面邁出了重要一步”,還有專家認為了解人類大腦的數學計算機制對人工智能的進一步進化有着重要的啟迪作用,這或許将來能夠幫助人工智能,像人類一樣思考,不過這對人類來說到底會有着怎樣的影響?目前還不能确定。

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參考資料:

《光明網》2月16日文章《研究發現大腦中的“數學神經元”》

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