古老的神经科学问题：为什么判断4个物体的多少很容易，但判断5个物体的却很难？

人类估计大量数量的能力的局限性，困扰了好几代科学家。在1871年《自然》杂志的一篇文章中，经济学家和逻辑学家威廉·斯坦利·杰文斯描述了他对自己计数技能的调查，并得出结论:“至少对某些人来说，数字5超出了完美辨别的极限。”现在，神经元活动表明，大脑在数到4和数到5或更多时使用不同的系统。

　　

多少个苹果?人类可以在瞬间判断出四件或更少的物品，但大量的物品就构成了挑战。

一个多世纪以来，研究人员已经知道，人们通常非常擅长盯着四个或更少的物品。但是，当面对更大的数字时，计算数字的性能明显下降——变得更慢，更容易出错。

现在科学家们已经发现了原因:人类大脑使用一种机制来评估四个或更少的项目，而当有五个或更多的项目时，则使用另一种机制。这一发现是通过记录17名人类参与者的神经元活动得出的，它解决了一个长期以来关于大脑如何估计一个人看到多少物体的争论。研究结果发表在10月2日的《Nature Human Behaviour》杂志上。

位于马里兰州巴尔的摩市的约翰·霍普金斯大学儿童发展实验室的联合主任、心理学Lisa Feigenson说，这一发现与理解思维的本质有关。“从根本上说，这个问题是一个心智结构的问题:是什么构成了人类思维?”

一个世纪之久的争论

人类估计大量数量的能力的局限性，困扰了好几代科学家。在1871年《自然》杂志的一篇文章中，经济学家和逻辑学家威廉·斯坦利·杰文斯描述了他对自己计数技能的调查，并得出结论:“至少对某些人来说，数字5超出了完美辨别的极限。”

一些研究人员认为，大脑使用单一的估计系统，这个系统对较大的数字不太精确。另一些人则假设，表现差异是由于有两个独立的神经元系统来量化物体。但实验未能确定哪种模型是正确的。

然后，一组研究人员有了一个难得的机会来记录醒着的人大脑中单个神经元的活动。所有人都在德国波恩大学医院接受癫痫治疗，并在他们的大脑中植入了微电极，为手术做准备。

研究人员向17名参与者展示了屏幕上0到9个点的图像，时间为半秒钟，并问他们看到的是奇数还是偶数。不出所料，当参与者看到四个或更少的点时，他们的答案要准确得多。

研究人员已经从先前的研究中了解到，有专门的神经元与特定数量的物品相关联。有些人在面对一个物体时主要燃烧，而另一些人在面对两个物体时主要燃烧，以此类推。

对参与者神经元活动的分析表明，专门负责4或更少数字的神经元对他们喜欢的数字做出了非常具体和选择性的反应。然而，专注于5到9的神经元对他们喜欢的数字反应强烈，也对紧挨着他们的数字反应强烈。

“首选数量越高，这些神经元的选择性就越低，”德国图宾根大学的动物生理学家Andreas Nieder说。例如，特定于3的神经元只会对这个数字做出反应，而偏好8的神经元会对8做出反应，但也会对7和9做出反应。结果，人们在试图量化大量物体时犯了更多的错误。

这表明大脑中存在两种截然不同的“数字系统”。Nieder很惊讶，因为他以前认为只有一种机制。“我很难相信真的有这条分界线。但是，基于这些数据，我必须接受它。”

Feigenson同意这个结论。她说:“这些都是很棒的发现。”这进一步证实了行为研究表明，两种心理系统有助于表征物体的数量。