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神经科学家发现，当我们思考“一无所有”时，其背后的机制出乎意料地复杂。许多数学方程之所以能求解，都要归功于人类的一项特殊发明：数字零。从很多方面来看，零都是一个奇怪的概念。它是一种由“不存在”定义的数量。它在我们人类的文化历史中出现得相对较晚，引发了几个悖论（例如，不能除以零），并且是数学的基础。

然而，“空无”并不容易理解。“掌握零需要更高层次的抽象思维……我们必须‘无中生有’，”伦敦大学学院的认知神经科学家Benjy Barnett说。零最新令人惊讶之处，可能在于我们的大脑学习处理这种抽象概念的能力之强。现在的研究表明，零的概念以与许多数字类似的方式被处理，并且可以被定位在一个心理数字线上。

大脑处理零的两个路径

在最近的一项研究中，研究人员证明，大脑至少在两个不同的区域处理“零”：一个处理数字“0”，另一个处理它所代表的“空集”。该团队的发现源于一项对17名癫痫患者进行的实验。所有参与者都在为手术做准备时，被在大脑颞叶植入了微电极。这些细如发丝的传感器使得观察参与者在集中注意力完成任务时单个神经元如何反应成为可能。

在实验过程中，每位参与者都会观看一个小屏幕，上面显示从0到9的不同数字集，一侧表示为点的集合——其中“0”是一个空点集——另一侧表示为阿拉伯数字。通过监测参与者的大脑活动，研究人员看到了对空集有特异性反应的神经元，以及对数字“0”有反应的神经元。

荷兰乌得勒支大学的认知神经科学家Ben Harvey（未参与该研究）指出，这个发现本身并不令人惊讶。他指出，空集“是物理对象的数量……而包括零在内的符号数字是语言符号，是语言的一个组成部分，而不是物理对象。”此外，这种基本模式——例如，对数字“3”和对三个点的激活不同神经元——也适用于迄今为止研究的其他数字。但空集和数字之间的区别在考虑零时可能尤其重要。“当你根据行为数据或神经数据仔细观察时，零仍然略有不同；它仍然是特殊的，”研究合著者Andreas Nieder说，“它是数字家族中那个古怪的叔叔。”

例如，他和同事发现，人们处理空集所需的时间比处理符号数字0更长。基于这些发现，另一位合著者Florian Mormann说，“没有这些数字（这些符号表征），建立任何与数学相关的理论都会困难得多。”

零的特殊性：后天习得与脑损伤证据

零可以在几个层面上被概念化，包括作为一种“缺失”、一个特殊的空范畴、一个数量或一个用于计算的数字。尽管许多动物都有数字感，但Nieder（他也研究乌鸦和猴子）怀疑只有人类在数学上使用零。此外，数学中使用的数字零是人类需要从他人那里学习的东西——它不是一个先天的概念。儿童通常要到大约六岁才能理解它。这比其他数字晚大约两年。

零在某种程度上是独特的这一观点也来自对脑损伤的研究。Barnett指出，大约14%的中风患者可能无法阅读或处理包含数字零的数字。今年八月，他和同事Stephen Fleming发表的研究结果表明，无论一个人是将零视为数字还是空集，大脑都会将其定位在一个心理数字线上。Nieder和Mormann的团队也证明了这一点——尽管使用了不同的方法，并侧重于不同的大脑区域。“总的来说，这两项研究很好地互补，大大有助于我们更好地理解零是如何在人脑中表征的，”Fleming说。