大多数小学生可能已经知道三个苹果加两个苹果等于五个苹果。然而，在这种计算过程中，大脑中发生了什么，在很大程度上仍然是未知的。波恩大学和宾根大学目前的研究揭示了这个问题。

研究人员得益于波恩大学医院癫痫科的一项特殊功能。它专门为癫痫患者的大脑进行外科手术。在一些患者中，癫痫发作总是起源于大脑的同一区域。为了精确定位这个有缺陷的区域，医生在病人体内植入了几个电极。这些探针可以用来精确地确定痉挛的起源。此外，单个神经元的活动可以通过线路来测量。

有些神经元只有在汇总时才会放电

五名女性和四名男性参与了目前的研究。他们将电极植入所谓的大脑颞叶，以记录神经细胞的活动。同时，参与者必须完成简单的算术任务。波恩大学医院癫痫学系的弗洛里安·莫曼教授解释说:“我们发现，在加法和减法过程中，不同的神经元被激活。”

并不是一些神经元只对“+”符号做出反应，而另一些神经元只对“-”符号做出反应:“即使我们用单词代替数学符号，效果仍然是一样的，”正在莫尔曼教授的研究小组攻读博士学位的埃丝特·库特解释说。“例如，当受试者被要求计算‘5和3’时，他们的加法神经元又开始活动;而对于‘7减4’，他们的减法神经元做到了。”

这表明，被发现的细胞实际上为行动编码了数学指令。因此，大脑活动非常准确地显示了测试对象当前正在计算的任务类型:研究人员将这些细胞的活动模式输入一个自我学习的计算机程序。与此同时，他们告诉软件，受试者目前是在计算一个和还是一个差。在此训练阶段之后，当算法面对新的活动数据时，它能够准确地识别在哪个计算操作中记录了该数据。

来自德国宾根大学的Andreas Nieder教授和Mormann教授共同监督了这项研究。“我们从猴子的实验中知道，特定于某些计算规则的神经元也存在于它们的大脑中，”他说。“然而，在人类中，几乎没有任何这方面的数据。”在分析过程中，两个工作小组发现了一个有趣的现象:被研究的大脑区域之一是所谓的海马旁皮层。在那里，研究人员也发现了神经细胞在加减法过程中会特别放电。然而，当求和时，不同的加法神经元在同一算术任务中交替活跃。打个比方，就好像计算器上的加号键在不断地改变它的位置。减法也是一样。研究人员也将其称为“动态编码”。

“这项研究标志着我们朝着更好地理解我们最重要的符号能力之一，即数字计算迈出了重要的一步，”Mormann强调说。来自波恩和宾根的两个研究小组现在想要调查神经细胞在这一过程中究竟扮演了什么角色。

这项研究由德国研究基金会(DFG)和大众汽车基金会资助。