“数字感”产生于对可见物体的识别
人类和动物都有“数字感”，这是一种天生的能力，可以记录场景中物体的数量。这种能力的神经基础被认为是所谓的数字神经元，它们对特定的数字做出反应，在人类和动物的大脑中都有发现。长期以来，研究人员一直想知道这些数字神经元是否仅仅是通过视觉能力在大脑中形成的，如果是这样，又是如何形成的。现在，由Tübingen大学神经生物学研究所Andreas Nieder教授领导的研究小组使用人工神经网络研究了数字感的起源。结果表明，它是由视觉系统自发产生的，没有任何计数经验。这项研究刚刚发表在最新一期的《科学》杂志上科学的进步．
研究人员首先训练了一个人工“深度学习”网络来识别图片上的物体，如网球、项链、蜘蛛和狗。“网络模型是基于一种结构类似于人类视觉皮层早期发育阶段的结构，”安德烈亚斯·尼德解释道。“人们发现，神经细胞在不同的层次上共同工作，以实现视觉。”该人工网络学会了在120万张图像的基础上识别物体，这些图像被分为1000个类别。经过训练后，该网络能够对数千张新图像进行分类，成功率很高。
数字感来源于现有的神经网络
该网络由两部分组成。其中一种方法是从图像中提取物体的特征，并将其转化为抽象的表示;第二部分根据概率对对象进行分类。尼德说:“我们将网络的两个部分分开，第一部分我们展示的不是照片，而是1到30个点的简单点模式。”在接下来的实验周期中，这些图案以不同的圆点图案和密度重复。然后，研究人员分析了该网络的人造神经元是否独立于其他特征对相同数量的点做出反应。尽管神经网络从未被训练过区分数字，但几乎10%的人造神经元都专门处理特定的数字。这个网络自发地发展出了一种数字感，”尼德说。
研究人员曾怀疑数数的能力是从视觉系统发展而来的。尼德说，视觉最基本的任务是识别可见物体。他补充说，这项新研究表明，许多神经元是如何从一个只训练识别可见物体的人工视觉系统自发发展起来的。此外，人造神经元的反应类似于动物和人类的实数神经元。“数字感似乎并不依赖于大脑的某个特定区域，而是依赖于神经网络由视觉形成的。这使得我们有可能解释为什么即使是新生儿或未经训练的野生动物也有一个数觉尼德解释道。
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