一个多世纪以来，科学家发现人们一般都很擅长目测4个或更少数量的物品。但是，面对更大的数字时，人们对数量的判断能力就会明显下降，估计的速度变慢，也更容易出错。

如今，科学家发现了其中的原因：大脑在评估4个及以下数量时使用的机制，与评估5个及以上数量的机制是不同的。他们通过记录17名参与者的神经元活动获得了这一发现，从而解决了长期以来关于大脑如何估计物品数量的争论。相关研究成果日前发表于《自然-人类行为》。

“这一发现与人们对思维本质的理解息息相关。”美国约翰斯·霍普金斯大学儿童发展实验室联合主任、心理学家Lisa Feigenson认为，从根本上说，这是一个心理结构问题，即产生人类思维的基石是什么。

人类估算大数量的能力极限困惑着几代科学家。经济学家和逻辑学家William Stanley Jevons于1871年在《自然》发表的文章中描述了对计数能力的调查，并得出结论：至少对某些人来说，数字5已经超出了完美识别的能力极限。

一些研究人员认为，大脑使用的是单一的估算系统，只是对更大的数字估算得不够精确。另一些研究人员则假设，之所以产生表现差异，是因为大脑用两个独立的神经元系统来量化物体。但实验未能确定哪种说法是正确的。

针对以上问题，德国波恩大学医院通过记录清醒者大脑中的单个神经元活动，对17名参与者进行了观察实验。

研究人员半秒内在屏幕上展示了0到9个点的图像，并询问参与者看到的是奇数还是偶数。不出所料，当参与者看到4个及更少的点数时，他们的回答要准确得多。

研究人员此前已经了解到，有一些专门的神经元与数量相关联。有些神经元在出现1个物体时兴奋，有些则在出现两个物体时兴奋，以此类推。

对参与者神经元活动的分析表明，负责4及以下数字的神经元会对其偏好的数字作出非常具体的选择性反应。然而，负责5到9的神经元不仅对其偏好的数字有强烈反应，而且对临近的数字也有反应。

该研究通讯作者、德国图宾根大学动物生理学家Andreas Nieder说：“这些神经元偏好的数字越大，特定选择性就越低。”例如，特定于“3”的神经元只对“3”作出反应，而对“8”有偏好的神经元除了对“8”作出反应，还会对“7”和“9”作出反应。因此，人们试图量化更多数量的物体时可能犯更多的错误。

这表明大脑中有两种不同的“数字系统”。Nieder对此感到非常惊讶，因为他之前认为大脑只有一种估算机制。“我很难相信真的有这样一条分界线，但在数据面前，我必须接受这一结论。”他说。

“这些发现非常精彩。”Feigenson评价，这些发现为行为学研究提供了新的证据，表明有两种心理系统用于估算物体数量。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41562-023-01709-3