【正見新聞網2022年02月24日】
日常生活中每天都少不了使用大腦進行數學計算，但是科學家並不知道大腦究竟怎樣進行數學運算。一份新研究發現了這其中一個有意思的規律。
德國波恩大學（University of Bonn）和圖賓根大學（University of Tübingen）的研究人員合作，利用一些癲癇患者腦部植入電極在波恩大學醫院接受腦神經檢查的機會，進行了一項實驗，從而獲得了這項發現。
這些患者的腦部植入電極接受監控，醫生想找到癲癇病灶的部位並將它們切除。這項技術也能看到患者在完成某項任務的時候，哪些神經元受到激發。
研究人員利用這個理想的機會進行實驗。一共9位患者參加了實驗，5名女性、4名男性。電極植入在他們的大腦內側顳葉（medial temporal lobe）區域，這是大腦處理記憶的一個重要部位。
每位患者被要求完成一些簡單的加法和減法運算。有的運算題是用數字與數學符號的方式給出，比如2+2的形式；有的則是以文字的方式書寫，比如「二加二」。患者完成所有運算題目過程中的所有神經活動都被記錄下來。
結果研究者發現，患者在進行加法和減法的時候，這兩種運算用到的是大腦內完全不一樣的兩組神經元。另外，不論運算題是符號還是文字的形式，大腦使用的神經元區域並沒有不同。
為了進一步研究，研究人員用這套神經元活動的數據訓練一套機器學習系統。先把每位患者的神經元活動數據輸入系統，之後告訴系統他們進行的是加法還是減法運算。
等待系統累積了足夠的經驗後，研究人員向系統提供之前沒有輸入過的神經元數據，讓系統判斷這樣的神經元活動所對應的思考過程應該是加法還是減法。結果系統都能正確做出判斷。
主要研究者之一波恩大學的臨床神經學家弗洛裡安·莫爾曼（Florian Mormann）說：「這項研究標誌著，我們對於人腦最重要的象徵能力（symbolic abilities）之一——數字運算能力有了進一步的了解。」
象徵能力是人腦具有的一種神奇的能力。根據大英百科全書（britannica.com）介紹，新生兒大約一歲的時候就開始發展出象徵能力。具體表現為兒童能夠把一個物體想像成另外一個物體來對待。比如把一小塊木頭當汽車玩，把一個杯子當作帽子等。
這份研究2月14日發表於《當代生物學》（Current Biology）期刊。
（大紀元）