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为什么有人天生擅长数学?
www.creaders.net | 2022-05-08 19:43:11  三联生活周刊 | 0条评论 | 查看/发表评论
 

  人身上最难研究的器官就是大脑,因为科学家没法拿它做实验,只能选择无创的方式间接地研究大脑功能。目前最常用的是两种技术分别是脑电波(EEG)和功能性核磁共振成像(fMRI),前者测的是大脑神经元的集体放电模式,空间分辨率太低。后者测的是脑神经元的耗氧量,空间分辨率有所提高,但仍然不能令人满意。

  举例来说,一个来自美国麻省理工学院(MIT)的研究小组曾经在2015年运用fMRI技术发现了人脑中专门负责听音乐的一组神经元。这当然是一项很了不起的成就,但他们并不满足,还想研究一下不同的音乐种类是否对应着不同的神经元,但这就必须使用一项名为皮质电图(ECoG)的技术才能做到。

为什么有人天生擅长数学?

《过保护的加穗子》剧照

  顾名思义,皮质电图就是把电极传感器直接连接到大脑皮质上,如此测出来的神经元活动模式要比fMRI精细得多。不过这项技术必须先通过手术打开受试者的头盖骨,创伤性太大,大概没几个人愿意成为这种研究的志愿者。

  但是,有一类人经常会用到这项技术,这就是癫痫病患者。医生在手术前通常会利用皮质电图来确认癫痫病的病灶,以便尽可能地切得精确。这个过程通常需要持续好几天,如果病人愿意在此期间接受心理测试的话,就可以帮助脑神经科学家绕过伦理障碍,获得宝贵的实验数据。

为什么有人天生擅长数学?

《小谢尔顿》剧照

  于是,那个MIT研究小组花了几年时间找到了15位愿意配合的癫痫病患者,在手术之前对他们进行了详细的听觉测试,结果令人大吃一惊。科学家们发现了一组神经元,对乐器演奏的纯音乐几乎没有反应,对人类说话的声音反应也极弱,但却对唱歌的声音反应强烈,说明它们是专门负责听别人唱歌的。

  研究人员将实验结果写成论文,发表在2022年2月22日出版的《当代生物学》(CurrentBiology)杂志上。作者认为这个结果说明唱歌很可能具有某种进化优势,于是人类进化出了专门听歌声的神经元,帮助人类在嘈杂的背景声中迅速分辨出同伴唱歌的声音。

为什么有人天生擅长数学?

《fight song》剧照

  如果你对这个结果感到惊讶的话,那么同年2月14日出版的《当代生物学》杂志上刊登的另一篇文章更加令人不可思议。这篇论文的作者来自德国的图宾根大学和波恩大学,他们用与MIT实验同样的方法研究了癫痫病患者的大脑,惊讶地发现人脑内不但有专门负责算术的神经元,甚至连加法和减法都有专门的神经元来负责。

  为了防止实验误差,研究人员特意试验了两种不同的出题方式。一种是用数学符号来出题,比如“3+5=?”或者“9-2=?”。另一种是用语言来描述算术题,比如“贰加柒等于几”或者“捌减叁等于几”,以防止皮质电图测量到的其实是受试者对特殊符号的反应。结果再次证明新发现的神经元对应的不是某种符号,而是特定的算法。

  更有意思的是,研究人员把神经信号输入计算机,训练人工智能程序,然后再用训练好的程序去猜测受试者正在做加法还是减法,结果全部正确。

为什么有人天生擅长数学?

《天才少女》剧照

  这两篇论文再次证明了人类大脑是宇宙间最复杂的物体,人类对大脑运作机制的了解还远远不够。如果科学家能够发现更多类似的神经元,也许就能够解释人类智慧的起源,以及为什么有的人天生擅长数学,有的人天生喜欢唱歌。

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