大腦中的神經(jīng)元會(huì)在某些數(shù)學(xué)運(yùn)算中特別激發(fā)。圖賓根大學(xué)和波恩大學(xué)最近進(jìn)行的一項(xiàng)研究表明了這一點(diǎn)。研究結(jié)果表明，檢測(cè)到的一些神經(jīng)元僅在加法期間活躍，而其他神經(jīng)元在減法期間活躍。他們不關(guān)心計(jì)算指令是寫成單詞還是符號(hào)。該結(jié)果現(xiàn)已發(fā)表在《當(dāng)代生物學(xué)》雜志上。
大多數(shù)小學(xué)生可能已經(jīng)知道三個(gè)蘋果加兩個(gè)蘋果加起來(lái)就是五個(gè)蘋果。然而，在這樣的計(jì)算過(guò)程中大腦中發(fā)生了什么仍然很大程度上是未知的。波恩大學(xué)和蒂賓根大學(xué)目前的研究現(xiàn)在闡明了這個(gè)問(wèn)題。
研究人員受益于波恩大學(xué)醫(yī)院癲癇科的一項(xiàng)特殊功能。它專門從事癲癇患者大腦的外科手術(shù)。在一些患者中，癲癇發(fā)作總是起源于大腦的同一區(qū)域。為了精確定位這個(gè)缺陷區(qū)域，醫(yī)生將幾個(gè)電極植入患者體內(nèi)。探針可用于精確確定痙攣的起源。此外，可以通過(guò)接線測(cè)量單個(gè)神經(jīng)元的活動(dòng)。
一些神經(jīng)元只有在總結(jié)時(shí)才會(huì)觸發(fā)
五名女性和四名男性參與了當(dāng)前的研究。他們?cè)谒^的大腦顳葉中植入了電極，以記錄神經(jīng)細(xì)胞的活動(dòng)。同時(shí)，參與者必須執(zhí)行簡(jiǎn)單的算術(shù)任務(wù)。“我們發(fā)現(xiàn)，在加法和減法期間，不同的神經(jīng)元會(huì)被激發(fā)，”波恩大學(xué)醫(yī)院癲癇學(xué)系的 Florian Mormann 教授解釋說(shuō)。
并非某些神經(jīng)元只對(duì)“+”號(hào)作出反應(yīng)，而另一些神經(jīng)元只對(duì)“-”號(hào)作出反應(yīng)：“即使我們用單詞替換數(shù)學(xué)符號(hào)，效果仍然相同，”Esther Kutter 解釋說(shuō)，他是在 Mormann 教授的研究小組攻讀博士學(xué)位。“例如，當(dāng)受試者被要求計(jì)算‘5 和 3’時(shí)，他們的加法神經(jīng)元重新開(kāi)始行動(dòng);而對(duì)于‘7 減 4’，他們的減法神經(jīng)元開(kāi)始行動(dòng)。”
這表明發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞實(shí)際上編碼了一種數(shù)學(xué)指令以供行動(dòng)。因此，大腦活動(dòng)非常準(zhǔn)確地顯示了測(cè)試對(duì)象當(dāng)前正在計(jì)算的任務(wù)類型：研究人員將細(xì)胞的活動(dòng)模式輸入到一個(gè)自學(xué)習(xí)的計(jì)算機(jī)程序中。同時(shí)，他們告訴軟件受試者當(dāng)前是在計(jì)算總和還是差值。當(dāng)算法在這個(gè)訓(xùn)練階段之后遇到新的活動(dòng)數(shù)據(jù)時(shí)，它能夠準(zhǔn)確地識(shí)別出它是在哪個(gè)計(jì)算操作期間被記錄下來(lái)的。
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