影响数字运算的脑机制研究述评

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1、影响数字运算的脑机制研究述评【摘要】数字运算有其基本过程，也有相应的脑机制。但关于脑机制的研究结论存在许多分歧。影响数字基本运算的因素主要有三个：（1）数学知识；（2）策略；（3）难度。研究发现，各个因素各自具有相应的脑机制。因此，实际运算时的脑机制可能呈现出复杂性。未来要解决的问题是，着重研究各种运算策略的脑机制。【关键词】数字基本运算；数学知识；策略；难度；脑机制【Abstract】Therearebasiccoursesembeddedintobrainmechanismsintheoperationsofarithmetic,buttheopinionsonbrainmecha

2、nismsaredifferentinmanystudies.Ingeneral，threefactorsonthearithmeticoperationsarethefolloaticalfacts;（2）strategies;（3）procedureplexity.Thesefactors’sfunctionisbasedcorrespondinglyontheirbrainmeachanisms.Sobrainmechanismsoffundamentaloperationsofarithmeticareplicated.Theproblemtobeexploredinthefu

3、tureisthebrainmechanismsofdifferentstrategiesinthearithmeticoperations.【Keyentaloperationsofarithmetic;arithematicalfacts;strategies;procedureplexity;brainmechanisms数字认知加工在人们日常生活和从事科学实践活动中是不可缺少的，也是人类智力活动的重要表现。它在人头脑中的表征特点及其脑机制一直是人们关心而又不清楚的问题。目前存在多个关于数字表征和加工的理论，其中，Dehaene根据对正常人和病人的研究资料，提出数字加工及功能结构

4、的三码模型，这是目前最有影响的一个模型。它包括3个功能解剖回路，即两半球的下枕颞区，负责视觉识别加工；左半球外侧裂区，负责数的语言表征；以及两半球顶下区负责类比的数量表征，能对数字进行比较、估计和近似运算。此处被认为是最关键的数字加工部位，属于前语言的数加工系统，因为动物和婴儿已具有这种能力［1］。具体的数字认知加工任务有许多种，如，数字运算和数字比较等。有人指出，符号运算是人类特有的发明，它们的出现依赖于数字符号系统的不断发展［2］。因此，在对数字表征脑机制进行研究的同时，进一步对数学运算进行研究是非常有必要的。从信息加工角度来看，数字运算主要包含两个过程：数学知识的提取和实际运算过

5、程。研究发现，这两个过程具有不同的脑机制［3］。1影响数字运算的神经机制研究数字运算是否有不同的脑机制呢？有人认为除法与乘法有相似的机制，所以，许多研究都集中于加减乘3种运算形式［6］。数学知识提取的脑机制的已有研究，主要是通过记录简单乘法运算过程中脑活动情况来进行的。HiroakiK等研究发现，提取运算知识时（乘法表中一位数字的乘法运算），激活的区域有左顶内沟、前运动和辅助运动区域、左额回后部。结合一些研究他们总结到，乘法表的语义记忆储存在顶内沟沿线，而且额区起着执行功能［3］。Dehaene等的研究则得到，简单乘法运算时，左、右顶内沟都有激活［4］。LeeKM对颅内出血病人导致的运

6、算损伤及正常人fMRI研究后得到，简单乘法运算时AG/SMG上有更大的激活［5］。Lemer等［3］对一位失运算者的研究发现，其减法的损伤程度大于乘法。而对另一位失运算者的研究发现，乘法的损伤程度大于减法。Dehaene等让被试分别进行精确加法（如3+2=5）或近似运算（如3+2=6或4都算对），揭示出双侧顶叶在近似条件比精确条件显示出较大激活；与此相反，精确运算与近似估计相比在左下额叶激活。认为数的精确运算依赖于特殊的语言表征，所以左额叶参与；而近似算数不依赖语言，故主要由左、右顶叶的数量表征来完成［1］。因此，Dehaene用磁共振技术验证了其三码模型同时，也进一步对其模型作了补充

7、，即，精确运算是在左额区。对于简单相加，有人却发现，额下叶，左侧半球上的扣带回和左楔前叶激活［8］。deJong则发现，双侧顶下叶、左前运动皮层和辅助运动区激活，无额区激活［9］。DuffauH等发现，左顶内沟前部的损伤会使减法运算受到破坏［10］。KongJian等对正常人数字加减运算的神经机制研究后发现，对于加法运算，主要是左扣带回、额中回和左侧脑岛得到激活；而对于减法运算，除了加法运算激活的区域之外，还有右顶下叶、左楔前叶、左顶上回被激活