感官王国——数感 Stanislas Dehaene
作者: 新周刊 / 6976次阅读 时间: 2013年5月06日
标签: 数学 认知神经学 Dehaene 数感
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感官王国——数感 Stanislas Dehaene

认知神经学家Stanislas Dehaene证明,数字和颜色、旋律、感情一样,是一种感性认知。

非理性的数字

测试室里,一位40多岁的中年男子坐在24岁的神经科学家斯塔尼斯拉斯·德阿纳(Stanislas Dehaene)对面,右臂缠着绷带,神情沮丧。

德阿纳发问:“2加2等于几?”

中年男子犹豫了一下,艰难地嚅动嘴唇,吐出他的答案:“3。”

3年前,脑出血为该男子的左脑后半部带来了严重损伤,也带来了诸多严重的身体障碍——右胳膊不能动,不能阅读;说话时语速极慢,甚至难以与人交流……

研究人员把那位男子称作N先生,N先生受伤前是位销售代表,1989年9月的一个早上,当他走进德阿纳的测试室时,已经失去了自主生活的能力。对患者而言,脑损伤事故自然非常不幸,但这种意外也为认知科学研究提供了很多机会。德阿纳发现,脑损伤让N先生成了研究人类数学能力的绝佳入口。 

N仍能说出一个数的序列,如2、4、6、8,但不能从9倒数下来;不能区分奇数和偶数:虽然清楚地知道突然出现的数字5是个数字而非字母,却几乎不认识……直到从l开始数数,他最终才确认那是数字5。 

十几年后,已成为数字认知研究权威之一的德阿纳,在书中写下了自己对N先生的看法:“他似乎知道希望表达的数该如何正确开始,但数数对他而言,似乎只是意味着取回那些排列着的词汇。”

在N先生的眼里,大概数字仍是数字,只是它们不再具备准确性,而只是某种近似。这种残存的数字感觉让N先生过着一种“近似值”的生活。在他的世界里。一年大约有350天,1小时有大约50分钟;那个世界中,一年有5个季节,一打鸡蛋有6个或10个。当多次问这个“近似人”2加2等于几时,得到的答案在3到5之间徘徊。但德阿纳注意到,“他从来不会提供很荒谬的9这个结果”。 

如果一种损伤击倒了一种能力,却完整地保留了另一种能力,那就证明,两种能力依靠不同的神经回路。通过对N先生的研究,德阿纳认为,我们对数字的粗糙感觉与学习得来的数学能力分别位于大脑中两个完全不同的部位。 

数字是一种感性认识

在法兰西学院当实验认知心理学教授的德阿纳是个由数学家“摇身一变”而成的认知心理学家。

年轻时,大家都猜测德阿纳会成为一个很棒的数学家。十几岁时,他就开始“钻研”他称之为“激情”的数学。读大学时,他在巴黎高等师范学院修读应用数学,那里是公认的法国数学精英的培训基地。但到18岁时,德阿纳阅读了著名的神经学家(Jean-Pierre Changeux)的著作《神经人》后,他忽然对神经科学产生了兴趣,从此转行。

德阿纳研究人类数字识别的最初几年,正赶上那个领域的飞跃性进展。

在那个领域中,最基本的问题包括:我们的数学能力——对数字的感觉、数学以及数字符号,是如何得到?哪些方面是天生的,哪些是后天学来的,先天与后天之间又是如何重叠和相互影响的?

从上世纪50年代开始,瑞士心理学家让·皮亚杰(Jean Piaget)的观点一直处于统治地位,他认为数字概念和对数字的掌握只在6—7岁时才开始出现,即:我们对数字感觉出现在掌握了一定语言以及对基本计算规则有了一定掌握之后。 

但到了1991年,美国心理语言学家卡伦·温(Karen Wynn)惹恼了一个婴儿,嘟着嘴的婴儿似乎告诉我们:我们低估了那些小不点的数字能力。

实验中,温先让婴儿看到一个绒毛玩具,再给他看另一个,最后却只给他一个,婴儿就变得很不高兴——很明显,虽然不会说话,婴儿已经意识到了两个与一个的区别。

事实上,对包括N先生在内的“脑损伤导致的认识不足类”的研究经验同样告诉我们,我们对数字有一种感觉,这种感觉是与语言、记忆、普遍的推理能力相独立的。然而,要证明上述结论,研究者必须指出,这些感觉分别寄居于我们大脑的何处?

受到1987年的一篇关于脑扫描技术论文的启发,德阿纳下决心去了解:我们的每一次计算,动用了脑壳中那团3磅重的胶状物的哪些部分?

获得博士学位后,德阿纳花了两年时间用于研究脑扫描技术。他还设计了些实验,比如:找些人来观看包含16个点的图片,待他们相应的大脑区域趋于稳定后,开始在图片中混入点数不同的图片,以此观察这些被测者不同大脑区域的活动情况。 

根据对大量被试者处理数字问题时脑部扫描图像的分析,“扫描鉴赏家”德阿纳找到了数字感觉在我们大脑中所处的区域——顶骨大脑叶中,那里是大脑中与空间和位置有关的区域。而且,数字感觉的寄居位置与数学以及数字符号各不相同——根据德阿纳的研究:数字由视觉区域处理,数字符号则由语言区域处理。 

数字旋律感

德阿纳觉得,在某种程度上,数字有点像颜色——模糊的感觉由进化筛选而来。“像我们这样生活在一个到处是离散的移动物体的世界里,抽象的数字很有用。最显而易见的例子是:数字可以帮我们跟踪食肉动物或选择采集植物果实的最好去处。这就是进化把最简单的数字感觉赐予人类和某些动物的原因。”

德阿纳和同事们最近对亚马孙的一个Mundurukú部落进行的研究,有力地证明了上述结论。

虽然所用的数字最大只到5——每个数字对应于一只手的一个手指头,但那个部落里的居民有很好的数字感觉。“他们知道,50加上30肯定会大于60,”德阿纳说,“当然,他们不知道如何表达也就无法谈论这些问题。但是当向他们展示相关的装置时,他们立即就能给出答案。” 

数字感觉是进化赐予每个人的一份礼物。即使在上学之前,孩子们也能找到做加法的简单秘诀。当你问一个孩子:2+4等于几?他可能会从第一个数开始,然后以计数的方法从第二个数往上数:“2,3是第一个,4是第二个……哦,等于6。”它是如此重要,德阿纳甚至专门写了本书来阐述自己的观点,名字就叫《数字感觉》。 

进化让人类具备了原始的数字感觉,而另外两个要素:数学和数字符号,则只能源于文化。

很多数学家都认为,这个世界是某种“数学原材料”的产物,数学家的职责只是去发现创造这个世界的那些数学因子。时至今日,德阿纳对数学已有了与昔日同行们完全不同的认识。他“坚决反对”把数学看成一种创造世界的实在,转而认为:数学,从另一个角度显示了我们的进化,那是一种比基因进化快得多的“文化的进化”。 

作为一种文化,数学甚至超越了地域与人种的界限,“就像圆周率n的数值,从来不会随着文化的不同而改变”。对此,德阿纳解释道:那是因为,数学是“相似的大脑结构对同样的‘数学旋律’产生了同样的共鸣”。事实上,根据他的观察,Mundurukú人就似乎正在试图发展一点文化工具来增长自己天生的数字感觉。 

德阿纳注意到的另外一个有趣的事实则是:当我们写下那些历史上的计数符号时,我们看到,各种文明几乎走过了相似的阶段。前三个罗马数字Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ,是由最常用符号Ⅰ形成的;而第四个符号Ⅳ就没有这么清晰。同样的原理可用在中国数字上,前三个数字一、二、三都是由横道构成,但第四个,即四,其形式就不同了。就连阿拉伯数字也遵循同样的逻辑:1是一根竖道,2和3分别是由2根和3根横道为了方便书写连起来而构成的。“这件事情很有趣,但我不认为我们的大脑随随便便就形成了这种编码。”他如是评价。

(转载自《新周刊》)

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