神经科学家阐明数学中“0”概念的神经元基础

　　

尽管它对数学很重要，但人类大脑中数字零的神经元基础以前是未知的。来自波恩大学医院(UKB)、波恩大学和Tübingen大学的研究人员现在发现，内侧颞叶中的单个神经细胞将零识别为数值，而不是作为一个单独的类别“无”。

研究结果已经发表在《Current Biology》杂志上。

数字零的概念一直是数字系统和数学发展的核心，被广泛认为是人类最重要的文化成就之一。

“与代表可数数量的其他数字，如1、2或3不同，零意味着缺少可数的东西，同时仍然具有数值，”UKB癫痫学系的共同通讯作者Florian Mormann教授说，他也是跨学科研究领域(TRA)的成员。波恩大学的"生命与健康"

与正自然数相比，数字零的概念在过去两千年的人类历史中才很晚才出现。这也反映在儿童发展中，因为儿童通常只能在六岁左右理解零的概念和相关的算术规则。

神经元发出数字0的信号

人类大脑中的神经细胞是如何表现这个概念的还没有被研究过。来自波恩的研究人员现在与来自宾根大学的神经生物学家合作，以弄清这个问题的真相。            

为了做到这一点，他们向神经外科患者展示了从0到9的数值，这些患者在准备手术时在颞叶中插入了头发细的微电极。数值一方面显示为阿拉伯数字，另一方面显示为一组点——包括一组空点。

“与此同时，我们能够测量单个神经细胞的活动，实际上发现神经元的信号为零，”该研究的第一作者Esther Kutter说。“这些神经元要么对阿拉伯数字零做出反应，要么对空集合做出反应，但不会对两者都做出反应。”

数字0是神经元的数值

在这两种情况下，都存在数字距离效应，神经元对相邻数字1的反应较弱，但也可以测量到。

“因此，在神经元层面上，‘零’的概念并没有被编码为一个单独的‘无’类别，而是作为一个数值，与数轴低端的其他可计数数值相结合，”德国Tübingen大学神经生物学研究所的Andreas Nieder教授说。

Mormann教授补充说:“尽管有这种整合，但在神经元群体水平上，空集的编码与其他数字不同，特别是在点集的情况下。这可以解释为什么在行为层面上，识别空集合比识别其他小数字需要更长的时间。”

然而，对于阿拉伯数字，这种影响在神经或行为水平上都没有发现。由此，研究人员认识到符号表征的重要性，例如通过阿拉伯数字，对于人脑数轴上数字0的积分。