大脑究竟是如何做数学的？直到最近，科学家们才找到了答案——有专门的“数学神经元”。在执行计算时，一些神经元在加法期间活跃，但另一波神经元在大脑执行减法时激发。以及无论是看数学符号，还是加减文字。一旦遇到，神经元就可以被召唤去工作。图宾根大学和波恩大学的相关研究已发表在Cell子刊CurrentBiology上。让我们看看这是一个什么样的研究。大脑做算术？先前的研究表明，猴子的大脑具有专门设计用于计算规则的神经元。但目前还没有关于人脑的相关数据。基于这一背景，研究团队进行了相关探索。简单来说，这个实验就是在大脑的MTL（海马体及其皮层）区域植入微小的电极，让志愿者做加减法，测试他们的神经元活动。志愿者为9名癫痫患者，其中男性4名，平均年龄43.3岁。因为在这些患者中，癫痫发作总是起源于大脑的同一区域，MTL，已经在患者体内植入了多个电极，以查明有缺陷的区域。受益于这样的前提，研究人员选择了9-10个临床Behnke-Fried深度电极来记录神经元信号，每个电极包含一束九个尖端突出约4毫米的铂铱微电极。实验期间，志愿者坐在床上。在大约50厘米的距离处，有一台触摸屏笔记本电脑。数字（或圆点）和符号依次显示在屏幕上，然后志愿者从数字键盘上选择计算结果，然后计算机显示“正确”或“错误”。两次演示之间有800毫秒的延迟；每个受试者共包含320个试验，分为4组。前10次试验被视为排练，不包括在后续分析中。不同的神经元交替活跃研究人员记录了MTL区总共585个独立神经元的动作电位：海马旁皮质(PHC)的126个神经元、海马体(HIPP)的199个神经元、内嗅皮质(EC的107个神经元))和杏仁核(AMY)中的153个神经元。并将整个运动模式输入自学计算机程序。基于多变量方差分析，首先确定了规则选择性神经元。这意味着什么？在发出计算指令（即加法或减法）后，这些神经元会选择性地激发。可以看出，在图中A和B加法规则的情况下，显示了加法神经元（红色）的具体活动。C、D（蓝色）中所示的减法神经元也是如此。此外，具有这种选择性的神经元比例因不同的任务周期和MTL区域而异。除其他事项外，该团队发现计算规则的编码独立于规则线索，并且在海马旁皮质(PHC)区域（图I）中，不同的加性神经元在同一算术任务中交替活跃。研究人员将其描述为好像计算器上的加号键不断改变其位置。减法也是如此。波恩大学医院癫痫科的莫尔曼教授说，这项研究标志着理解大脑数学计算的重要一步。他们下一步想了解的是这些神经元在其中扮演什么角色。论文链接：https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(22)00116-6#secsectitle009000116-6#secsectitle0090)GitHub链接：https://github.com/EstherKutter/Neuronal-人脑中的算术规则处理代码
