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大腦中發現「數學神經元」
2022-02-22 09:10 作者:dl001 來源:新華網 VIEW:
大多數小學生知道三個蘋果和兩個蘋果加起來就是五個蘋果。然而,在這樣的計算過程中大腦中發生了什麼,在很大程度上仍然是未知的。德國波恩大學和圖賓根大學此次開展的研究闡明瞭這個問題。
在一些患者中,癲癇發作總是起源於大腦的同一區域。為了精確定位這個缺陷區域,醫生將幾個電極植入患者體內。探針可用於精確確定癲癇的起源,此外還可通過接線測量單個神經元的活動。
五名女性和四名男性參與了該研究。他們在大腦顳葉中被植入了電極,以記錄神經細胞的活動。同時參與者必須執行簡單的算術任務。波恩大學醫院癲癇學系的弗洛里安·諾曼教授解釋說:「我們發現,在加法和減法期間,不同的神經元會被激發」。
研究發現,某些神經元只對「%2B」符號作出反應,而另一些神經元只對「-」符號作出反應。即使用詞語替換數學符號,效果仍然相同。例如,當受試者被要求計算『5加3』時,他們的加法神經元重新開始行動;而對於『7減4』,他們的減法神經元開始行動。
這表明,細胞實際上編碼了一種數學指令以供運算。因此,大腦活動非常準確地顯示了測試對象當前正在計算什麼樣的任務:研究人員將細胞的活動模式輸入到一個自學習的計算機程式中。同時,他們告訴軟體受試者當前是在計算和還是差。當算法在這個訓練階段之後遇到新的活動數據時,它能夠準確地識別出它是在哪個計算運算中被記錄下來的。
圖賓根大學的安德雷斯·內德爾教授表示,從猴子的實驗中得知,特定於某些計算規則的神經元也存在於牠們的大腦中,然而在人類中,此前幾乎沒有任何這方面的數據。另外,不同的加法神經元還在同一個算術任務中交替活躍,形象地說,就好像計算器上的加號鍵在不斷地改變它的位置,減法也是一樣。
總編輯圈點
雖然這只是一個小樣本研究,但也是對人類大腦探究的重要一步。9名被試,在大腦顳葉中被植入電極的情況下,做了些簡單的數學計算。這讓科研人員發現了大腦中存在的計算神經元。這些神經元對錶示加或減的符號和文字均有反映。該發現不禁讓人好奇,數學天才們的大腦神經元活動會有什麼不同特點嗎?這些能在數學計算中活躍的神經細胞,在其他任務中會有怎樣的表現?還有,可以嘗試鍛鍊這些神經元的能力嗎?所有疑問,都有待進一步解答。
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