法国巴黎南大学的研究团队通过功能性磁共振成像(fMRI)技术,成功解码了人脑在感知数字时的活动模式。这项研究招募了10名志愿者,旨在探索人脑如何处理数量信息以及抽象数字的神经编码机制。
实验过程中,志愿者观看屏幕上随机出现的圆点或阿拉伯数字,研究人员实时扫描其大脑中负责数量感知的区域——顶内沟(IPS)及前额叶皮层。结果显示,当志愿者看到不同数量的圆点时,其脑部活动呈现出与数量变化对应的连续响应模式。例如,当志愿者看到5个圆点时,其脑活动活跃程度介于看到4个圆点和6个圆点之间,形成了一种“数量阶梯”式的神经编码。
然而,当志愿者观察抽象的阿拉伯数字(如“5”)时,研究人员未能探测到类似的线性活动变化模式。研究者伊夫琳·埃格尔(Evelyn Eger)解释,这可能是由于当前探测方法的敏感度不足,或抽象数字在人脑中的编码方式与具体数量感知存在本质差异。具体而言,抽象数字的处理更依赖于符号系统与记忆网络的整合,而数量感知则直接与视觉系统中的数量调节机制相关。
研究团队指出,这项研究为理解人脑如何实现复杂数学运算提供了重要的理论基础,例如乘除法与代数计算。通过结合神经解码技术与计算模型,未来有望揭示学习数学过程中大脑可塑性的动态变化。这一研究成果不仅为认知神经科学提供了新视角,还为开发脑机接口辅助数学教学及治疗计算障碍(如计算困难症)提供了潜在方向。
相关研究报告已于24日发表在《当代生物学》(Current Biology)杂志上。后续研究将进一步优化解码算法,尝试引入更复杂的数学任务,以全面绘制人脑的“运算地图”。