很多不喜歡學(xué)數(shù)學(xué)的人，常會說自己沒有數(shù)學(xué)細(xì)胞，或許這情況是真的，最近有科學(xué)家發(fā)現(xiàn)人類大腦中真的有“數(shù)學(xué)神經(jīng)元”，對數(shù)字和數(shù)學(xué)的感知和學(xué)習(xí)能力很有影響。

來自德國圖賓根大學(xué)和波恩大學(xué)的一個聯(lián)合研究團隊2月14日在《當(dāng)代生物學(xué)》雜志上發(fā)表了一篇論文，宣稱發(fā)現(xiàn)了大腦中有專司計算的“數(shù)學(xué)神經(jīng)元”。

早先他們在對猴子的大腦進(jìn)行研究時，就發(fā)現(xiàn)分別與視覺注意和高級認(rèn)知過程有關(guān)的部分——頂內(nèi)溝（IPS）和前額葉皮層（PFC）有特定用于計算規(guī)則的神經(jīng)元，并將其稱為“數(shù)字神經(jīng)元”，具體位置在視覺皮層中一個單獨的數(shù)字提取系統(tǒng)的神經(jīng)電流下游，而猴子這種靈長類的大腦和人類大腦結(jié)構(gòu)相似，但人類的計算能力要比猴子強多了，推測人類的數(shù)學(xué)神經(jīng)元要比猴子發(fā)達(dá)得多。

這一次，兩所學(xué)校的合作直接對人類的大腦進(jìn)行研究，波恩大學(xué)醫(yī)院癲癇科可以專門對癲癇患者的大腦進(jìn)行外科手術(shù)，他們找了9名患有癲癇疾病的志愿者——五名女性和四名男性參與了研究，之所以找癲癇病人，是因為這類病人的癲癇發(fā)作多是發(fā)生在大腦的同一區(qū)域，可以對腦部活動精確定位，這個有缺陷的區(qū)域，醫(yī)生在這些患者大腦MTL（海馬體及其皮層）區(qū)域植入了微型電極探針，這種探針可以精確確定其神經(jīng)痙攣的來源，而且單個神經(jīng)元的活動也可以通過這種連接進(jìn)行測量。

接下來研究者們讓志愿者做加減法運算，以觀察該區(qū)域中神經(jīng)元的活動，發(fā)現(xiàn)他們在做加法和做減法時分別會激活兩組不同的神經(jīng)細(xì)胞，研究者將其稱之為“加法神經(jīng)元”和“減法神經(jīng)元”，做加法時加法神經(jīng)元活躍，做減法時減法神經(jīng)元活躍，這表明運算思維啟動時，腦部思維區(qū)域?qū)嶋H上編碼了一個數(shù)學(xué)指令，不同的神經(jīng)細(xì)胞參與了這一指令，并得出了想要的結(jié)果。

研究者們發(fā)現(xiàn)即便使用了文字介紹的加減法的運算（非數(shù)學(xué)符號）也會產(chǎn)生同樣的效果，同時還發(fā)現(xiàn)不同的加法和減法神經(jīng)元還會在同一個算術(shù)任務(wù)中交替性出現(xiàn)活躍現(xiàn)象，說明大腦活動非常準(zhǔn)確地顯示了受試者目前正在計算的任務(wù)類型，而且神經(jīng)元分工很明確，因此得出“人類大腦中真有數(shù)學(xué)神經(jīng)細(xì)胞”的結(jié)論。這或許也能說明，有些人數(shù)學(xué)學(xué)得好真的是有生理原因的，大腦計算區(qū)域先天發(fā)達(dá)或者后天得到鍛煉強化，都有助于提升數(shù)學(xué)思維能力。

人類在數(shù)學(xué)研究上已經(jīng)取得了很高的成就，但即便是像1+1=2這樣簡單的問題被計算出來時，大腦中到底出現(xiàn)了什么樣的計算機制，發(fā)生了什么樣的過程，卻一直不為人知，因此這項研究將從根本上認(rèn)識人的思維發(fā)生過程中的生理機制，而數(shù)學(xué)細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)將有助于解開多數(shù)參與計算的思維機制的生理過程。

波恩大學(xué)醫(yī)院癲癇學(xué)系弗洛里安·莫爾曼教授就稱這項研究“標(biāo)志著我們朝理解大腦的數(shù)學(xué)計算機制方面邁出了重要一步”，還有專家認(rèn)為了解人類大腦的數(shù)學(xué)計算機制對人工智能的進(jìn)一步進(jìn)化有著重要的啟迪作用，這或許將來能夠幫助人工智能，像人類一樣思考，不過這對人類來說到底會有著怎樣的影響？目前還不能確定。

參考資料：

《光明網(wǎng)》2月16日文章《研究發(fā)現(xiàn)大腦中的“數(shù)學(xué)神經(jīng)元”》