人脑中并不存在心理数字线

数字是一切数学运算的基础.个体对数字刺激进行数字心理表征的认知加工过程称为数字加工（numberprocessing）,它是人类最重要的思维形式之一.儿童发展、跨文化研究、神经心理学和动物认知等不同领域的数字加工研究都得到了同一结论：数字加工和空间认知有着密切联系.但是新近提出来的理论和研究对此不断提出了质疑,其中的主要焦点是数字加工的先天说,该检测说认为人类在进化过程中形成了数感,这是与生俱来的本能,与教育和文化无关.先天说的代表性观点是心理数字线（MNL）,MNL理论认为人生来就都具有将数字表征成线性空间的本能,即数字和空间的联系源于人的神经回路,数字在神经回路上的空间表征就好像人大脑中存在着一条固定的、至左向右逐渐递增的数字线.

本文将从人类历史的发展角度指出MNL理论依据的不足,并提出与之相悖的实证结果.在考古学和历史学的纵向研究基础上,本文得出结论：空间-数字联结的认知机制并不是先天的,而是在历史和文化的作用下形成,即这种认知机制是通过对支持数字-空间联结的特定脑部区域的系统化训练而获得.

1心理数字线理论依据的不足

Kaufmann等对数字认知的研究发现,人类能够快速、无误和精确的对最高三或四个项目的数量进行判断.许多研究也发现人类在还没接触到语言和教育的婴儿早期就具有非常明显的数感,Bijeljac-Babic等的研究发现3～4天的婴儿能分辨出含有两个和三个音节的声音；Wynn的研究发现,4个半月的婴儿就能做出某些行为,可以把这些行为看做其对基本算术（如1+1等于2和2-1等于1）具有了初步的理解.上述研究证实了空间数字反应编码联合效应（spatial-numerical

line）.对机能障碍患者和正常人的PET和FMIR的研究结果显示顶叶皮层与数字加工有关,如Zorzi等在实验中要求右顶叶损伤的单侧忽视症病人说出两个数字的中位数,结果发现病人会选择比正确答案更大的数字,即作出偏向右侧的错误选择（如,11–19,病人会说出中位数是17）；当要求他们平分一条线段时,这些病人指出的中点偏向右侧（忽视了左侧空间）.由此Dehaene等推测顶叶与MNL上的数字加工有关,一些研究者甚至认为人脑中存在一条用来表征数字的从左至右的连续的心理数字线,且这条数字线就存在于人脑两侧的顶叶中.

但是新近提出来的理论和研究对心理数字线理论不断提出了质疑,主要包括：（1）有研究指出支持数字在人脑的顶叶中是以抽象形式表征的数据并不可靠.如Cohen

Kadosh和Walsh发现前人在这方面研究的数据获取均具有一些方法上和理论上的缺陷,如无效数据、不灵敏的实验范式和单一性的任务特征.（2）已有研究指出SNARC效应的一些基本属性（如空间的、数值的和基于一条直线的）可能并不存在.如Fischer根据研究结果推测,SNARC效应只是问题解决的策略下的产物,并不能说明数字表征存在空间属性.Gevers等以顺序排列的刺激物（如字母表的字母）为材料进行研究时发现了类似于SNARC效应的现象,说明SNARC效应并不一定跟数字有关.如Rusconi等使用不同频率的声音为材料时发现,当刺激是垂直或水平排列时都会出现类似SNARC效应的的现象,他们把这种空间和音乐间的联结称之为ARC效应.

2为什么心理数字线的先天说不合理

心理数字线的先天说认为人类在加工数字（或数量）时使用MNL来表征.本文将从纵向研究的角度去验证这一检测说的真实性.如果心理数字线是全人类共有的本能,那么在人类不同的时期其心理数字线的表现都应一致.但是,考古学和历史学两个维度的研究都证实了这一检测说的不合理性.

在大部分文化群体的数字和算术系统还没完善的早期历史,少数文化群体留下了一些使用心理数字线的证据.但是,依据心理数字线的先天说我们可以推测MNL是广泛存在的,并不仅存在于特定的几个具有系统算术知识体系的文化群体中（如希腊、古埃及和中国）.因此,当时人类使用过数字线留下的证据在考古发现中应比比皆是,就像现在的日常生活中（如尺子、日历和电子设备）到处都可见到数字线.但是,即使是对具有系统算术知识体系的文化群体的考古发现中也没发现他们使用过数字线的证据.希腊史学专家Eleanor

Robson认为,古巴比伦人脑中并没有数字线的表征,知道约公元前三世纪,数字才被人类赋予了数量和测量工具的概念.这些公元前1800年到公元前1600年前的泥板中,有一些图案（如著名的YBC

7289）表明了数字和数量的线性连结.Izard等认为YBC

7289（见图1）说明了古巴比伦人已经具有数字线的概念.但是,数学史专家指出,用现代的概念和视角去解释古数学文献并不恰当,研究者必须用当时的文化概念去解释这些古文献.

7289的古碑中并没有任何可被解读为抽象数学运算的内容.综上所述,研究者并不能用现代数学的角度将古碑中所看到的数字、数量和直线解读为MNL的表征.直到17世纪,才在欧洲出现了明确的数字线概念,并且只有少数几名数学家了解这个概念.最早是John

Wallis（1685）在他的代数绍了数字线的概念.与Izard等的论点不同,笛卡尔（1937）在在他的著作中并没有介绍任何数字线的知识和数字线的概念,书中49个插图中即没有数字线或坐标系,也没有对图中的坐标进行量化（如用abcd而不是1234标注坐标）.以上史料对数字线的记载都非常简单,说明17世纪的数学家对于数字线的知识非常陌生,更何况是那时的普通人.这些数学史记与心理数字线的先天说相悖,它们证实了数字线的内部表征在那时是难以获得的,但这并不表明17世纪以前没有MNL的存在.

3结论

人生来就都具有将数字表征成线性空间的本能并不正确,它曲解了人类对认识事物复杂性的高级认知机制和生物学基础.可以将数学与滑雪类比,数学和滑雪都是只有人类才能掌握的技能.检测设以后的生活中是这样一种情景：生活中处处可见人们熟练的进行滑雪运动.那么,大家就会倾向于认为滑雪像数字线一样是人类“天生的”和“自发的”的活动.如同现在的心理数字线一样,在没有对大脑、人类祖先的行为进行详细系统和深入的研究之前,研究者也会很轻易的就认为滑雪是一种自发行为.为了学会滑雪,人们需要一个健全的大脑并使用大脑中通过自然进化获得的平衡感、适当的力度控制等神经机制.但是这些神经机制跟滑雪本身无关,也不能用来解释滑雪的出现.

人类通过进化获得了支持数字判断和刺激感知的神经机制,但是这些并不能说明算术和数学运算是先天存在的,数字线不是基础算术和数学运算的基础.人类通过进化获得的某些神经机制（如平衡感和数字大小比较）可以通过滑雪行为或数字线等后天行为加以巩固,但是这些机制本身并不能说明滑雪或MNL是先天的.研究者错误的把数字集合的分辨能力（或婴儿的爬行）视为早期的算术（或早期的滑雪运动）.算术和MNL与数字有关,但是数字并不仅仅是大小判断和数字分辨能力.数字线是复杂的人类概念,是建立在生物学的基础之上,以语言、外部表征和技术等文化和历史为相似度检测形成的.