《Scientific Reports》：Early neurophysiological signatures of multi-digit number length encoding
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本研究通过事件相关电位技术，揭示了多位数加工的三个独立阶段：早期编码（N1成分）、精细化数量比较（P2p成分）和冲突解决（P3成分），为解决数字长度与数值自动加工机制争议提供了神经电生理证据。
在日常生活中，我们频繁使用阿拉伯数字系统进行数量判断，这个系统通过数字符号和位置排列共同传递数量信息。然而，当我们需要比较像"30"和"300"这样的多位数时，大脑是如何快速解析这些数字的？是将其视为整体处理，还是逐个分析每个数字？更重要的是，数字的物理长度（即包含多少位数字）是否会影响我们对数值大小的判断？这些问题是理解数字认知机制的核心。
传统上，研究人员提出了三种多位数加工模型：整体模型认为多位数像单词一样被整体表征；分解模型强调单个数字的独立加工；而混合模型则认为两种加工方式可以并行存在。然而，这些模型大多基于行为学研究，缺乏对加工时间进程的直接证据。特别是，数字长度作为数字语法的重要线索，其早期加工时间点一直存在争议，主要是因为难以将数字长度效应与整体视觉大小效应分离开来。
为了解决这一难题，以色列阿里尔大学的Nadav Neumann和Michal Pinhas在《Scientific Reports》上发表了一项创新研究。他们设计了两项精巧的事件相关电位（ERP）实验，通过使用涂鸦线条图案控制刺激物的整体视觉大小，成功分离出数字长度本身的神经加工特征。研究团队采用"同数"（tie numbers，即由相同数字组成的数，如"44"、"2222"）作为实验材料，比较了不同长度（1、2、4或5位数字）与标准"555"的关系。
在第一项实验中，参与者需要判断呈现数字的数值是否大于或小于标准"555"，而忽略数字长度；第二项实验则要求判断数字长度而忽略数值。这种设计创造了数字长度-成分一致性条件：一致条件下，较长数字包含较大的重复数字（如"22" vs. "555"）；不一致条件下，较长数字包含较小的重复数字（如"77" vs. "555"）。
研究人员主要采用了事件相关电位（ERP）记录和分析技术，重点关注三个成分：N1（120-150毫秒）、P2p（150-190毫秒）和P3（300-360毫秒）。实验使用了64导脑电记录系统，通过广义线性混合模型（GLMM）进行统计分析，控制了成分数值距离和全局数值距离等协变量。行为数据记录了反应时间和准确率，而ERP数据则揭示了数字加工的时间动态过程。
N1成分（120-150毫秒）：早期数字长度编码的标志
研究发现在两个实验中，N1成分都对数字长度距离表现出显著敏感性，数字长度距离为2时比距离为1时诱发更大的负波。这一效应在控制了整体视觉大小后仍然存在，表明大脑在刺激呈现后120-150毫秒就开始编码数字长度信息，支持了数字语法早期加工的观点。特别有趣的是，在实验2（物理比较任务）中，N1成分还显示出对成分数值距离的敏感性，表明即使数字数值是任务无关维度，其语义信息也在早期阶段被自动加工。
P2p成分（150-190毫秒）：精细化数量比较的指标
P2p成分同样对数字长度距离敏感，距离1比距离2诱发更大的正波。更重要的是，该成分受到成分数值距离和全局数值距离的显著影响，与数值比较的精细化加工过程一致。这一发现支持了P2p成分作为数值距离加工早期指标的观点，反映了从数字长度编码到数值信息提取的加工过渡。
P3成分（300-360毫秒）：任务依赖的冲突解决
P3成分的结果呈现出任务依赖性。在实验1（数值比较任务）中，一致试次比不一致试次诱发更大的P3波幅，且峰值潜伏期提前约1毫秒，反映了数字长度与数值信息冲突的解决过程。然而，在实验2（物理比较任务）中，这种一致性效应消失，表明当数字长度是任务相关维度时，参与者能够有效忽略数值信息干扰。当统计模型控制全局数值距离后，P3的一致性效应模式发生变化，反映了数字长度和数值信息在冲突加工中的共享方差。
研究结果揭示了多位数加工的三个独立阶段：早期并行编码阶段（N1）、精细化数量比较阶段（P2p）和晚期冲突解决阶段（P3）。数字长度信息在刺激呈现后120-150毫秒就被提取，远早于先前预期，为"粗略加工"假说提供了神经生理证据。该假说认为，数字比较涉及两个并行过程：一个粗略过程判断"哪个更大/更小"，一个精细化过程确定"大多少/小多少"。
任务要求显著调节了加工过程：当数字数值相关时（实验1），数字长度产生干扰，需要在P3阶段解决冲突；当数字长度相关时（实验2），数值信息被有效抑制，无明显冲突产生。这种不对称模式支持了混合模型，表明整体（数字长度）和分解（数字数值）表征可以并行激活，随后根据任务需求进行整合。
这项研究首次提供了数字长度早期编码的电生理证据，深化了对数字语法在数量评估中作用的理解。发现表明，人类大脑对数字符号的视觉属性高度敏感，数字长度作为数字语法的基础线索，从最初编码阶段就开始影响数量判断。这些发现对数学教育，特别是多位数概念的教学具有启示意义，强调了数字物理属性在数字认知中的重要性。
研究的局限性包括仅使用"同数"作为刺激材料，未来研究可扩展至更生态效度的多位数；仅考察了特定数字长度距离，未来可采用参数化设计；样本量对交互效应检验力不足等。尽管如此，这项研究为多位数加工的时间动态提供了重要见解，为未来研究奠定了基础。
