Le cerveau humain connaît le chiffre « 4 », mais pas le chiffre « 5 » ! Les preuves scientifiques soutiennent que les quatre rois célestes F4 sont tous « 4 » (doge)｜Nature

Veuillez répondre dans une demi-seconde. Combien y a-t-il de pommes dans l'image ci-dessous :

Pouvez-vous dire d'un coup d'œil qu'il y en a quatre à gauche, et qu'à droite... il y en a beaucoup ? Pourquoi ne pouvons-nous pas déterminer instantanément lequel est à droite ?

En plus de ce phénomène, il existe des exemples similaires, tels que "Four" Heavenly King, F "4", "Four" Xiao Hua Dan, etc. Pourquoi tout cela a-t-il à voir avec le chiffre « 4 » ?

Le dernier rapport de la nature fournit des preuves directes pour expliquer ce phénomène - Le cerveau reconnaît le "4" mais pas le "5".

Des chercheurs du centre médical universitaire de Bonn, en Allemagne, ont observé l'activité de neurones uniques et ont découvert que le cerveau utilise différents systèmes pour reconnaître les nombres « 1-4 » et « 5-9 », et que la limite est "4".

Plus précisément, lorsque les neurones traitent les nombres 1 à 4, des neurones spécifiques sont utilisés ; tandis que lors du traitement de 5 à 9, la réponse n'est pas spécifique et sera interférée par les nombres adjacents.

Par exemple : un neurone qui préfère le chiffre 3 ne répondra qu'au 3, tandis qu'un neurone qui préfère le chiffre 8 répondra au 8, mais aussi aux chiffres 7 et 9

Cette découverte est d'une grande importance pour la compréhension la nature de la pensée humaine. Lisa Feigenson, psychologue à l'Université Johns Hopkins, a déclaré :

Fondamentalement, cette question concerne la structure de l'esprit : qu'est-ce qui constitue la base de l'esprit humain ?

Le cerveau humain reconnaît-il le « 4 » ou non le « 5 » ?

Dans un article publié dans le magazine « Nature » en 1871, l'économiste et logicien William Stanley Jevons a étudié la capacité des humains à compter et est arrivé à la conclusion suivante :

Certaines personnes ne peuvent pas juger de la taille du chiffre "5"

Certains chercheurs ont analysé plus tard que c'est parce que le cerveau n'utilise un système de comptage que pour les nombres plus grands, la précision du système est moindre

Certaines personnes émettent également l'hypothèse que la différence vient du fait d'avoir deux systèmes nerveux indépendants pour compter, puis d'utiliser l'EEG, l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle et d'autres technologies pour approfondir les études, mais les résultats sont incohérents, je ne peux pas décider quel mode est correct.

Jusqu'à récemment, une équipe de recherche de l'Université de Bonn en Allemagne utilisait une nouvelle technologie pour enregistrer l'activité de neurones uniques dans le cerveau humain et a finalement découvert la différence de codage neuronal entre les petits nombres et les grands nombres.

Plus précisément, ces données ont été obtenues auprès de 17 patients épileptiques. Afin d'aider les médecins à trouver la source de l'épilepsie, ces patients ont subi une surveillance médicale invasive, c'est-à-dire que des microélectrodes ont été implantées dans le cerveau

Pendant que les patients subissaient une opération de surveillance, les microélectrodes ont enregistré l'activité de

801 neurones uniques. Ces neurones proviennent de quatre zones du cerveau : l'amygdale, l'hippocampe, le lobe temporal ventromédian et le lobe temporal ventrolatéral. Pendant le processus d'enregistrement, les patients doivent effectuer une tâche de jugement quantitatif :

Des images « matricielles » non symbolisées dans la plage de 0 à 9 seront affichées à l'écran et chaque image durera une demi-seconde. Les participants doivent appuyer sur les touches gauche et droite pour indiquer si le nombre sur l'image est pair ou impair.

La matrice de points est présentée au format standard et au format de contrôle. Voici trois dispositions de matrice de points :

.

△ (à gauche) Disposition standard, la taille et la position des points sont variables ; (au milieu) la disposition des contrôles, égalisant la surface totale et la densité des points (à droite) les points présentent une disposition linéaire

Dans les tests comportementaux, les patients étaient significativement plus précis pour juger de petites quantités et répondre. Le temps est plus court, montrant les caractéristiques de la

"subisation"

.

(La subisation, terme dans le domaine de la psychologie et des sciences cognitives, fait référence à la capacité humaine à estimer rapidement de petites quantités d'objets.)

Lorsque le nombre est supérieur à 4, le jugement ralentit et le taux d'erreur augmente , reflétant le processus

"estimation de quantité"

. Les chercheurs ont calculé respectivement le taux d'erreur et le temps de réaction, et ont finalement déterminé que la limite supérieure de la plage de subisation était en moyenne de 3,7 (taux d'erreur) et 3,6 (temps de réaction).

L'analyse des réponses neuronales a en outre confirmé l'exactitude des résultats comportementaux

Système de quantification décimale et système d'estimation de grands nombres

Au niveau d'un seul neurone, les chercheurs ont également observé des modèles de codage similaires

Ils ont répondu sélectivement aux neurones non Des nombres symbolisés ont été trouvés dans les quatre zones cérébrales enregistrées, et ces neurones sélectifs couvraient la gamme complète de nombres de 0 à 9.

La proportion de neurones sélectifs dans différentes zones du cerveau est d'environ 15,1%, ce qui est nettement plus élevé que les niveaux aléatoires.

Après avoir analysé les caractéristiques et les corrélations de la courbe de réglage des neurones, les chercheurs ont découvert :

Pour les petites quantités 1 à 4, les neurones sont hautement sélectifs pour la quantité préférée et suppriment la réponse à la quantité non préférée, améliorant ainsi l'effet de reconnaissance.

Pour un neurone sensible aux changements de quantité, il produira la réponse maximale à un nombre spécifique. Le nombre qui provoque la réponse maximale est le « nombre préféré » du neurone

Lorsque le nombre est supérieur à. 4 Lorsque , la courbe de réglage du neurone deviendra plus large, la sélectivité diminuera également et reviendra au niveau de base à mesure que le nombre augmente, ce qui est cohérent avec les caractéristiques de l'estimation du nombre

Ensuite, les chercheurs ont utilisé Les SVM pour sélectionner les neurones sexuels ont été décodés, une analyse de l'espace d'état et une analyse de regroupement ont été effectuées, et des tests statistiques ont été effectués sur des groupes de neurones Il a également été constaté qu'il existe une limite de classification pour le jugement quantitatif, et que la différence la plus significative se situe entre la quantité. 4 et 5.

Cette frontière est très cohérente avec le jugement intuitif humain

Cette étude fournit la preuve directe que le système «subitisant» pour les petits nombres et le système «d'estimation» pour les grands nombres peuvent coexister

Le système «subitisant» peut être lié à l'attention et mémoire de travail De manière pertinente, cela explique notre jugement pointu sur de petites quantités d'informations, alors que le cerveau s'appuie sur un traitement plus lent et systématique de l'information pour les entrées qui dépassent sa capacité.

Cependant, les chercheurs ont également mentionné que les mécanismes de réseau plus complexes doivent être explorés plus en détail, par exemple s'il existe des différences de codage similaires dans d'autres zones du cerveau, si ce phénomène peut également être observé dans des tâches cognitives plus complexes et si la boucle d'inhibition effet de temps, etc.

Lien papier : https://www.nature.com/articles/d41586-023-03136-w

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