香港中文大學（中大）醫學院柯亞教授及香港城市大學（城大）容永豪教授兩位神經科學專家共同領導一項研究，透過大鼠實驗突破性地發現動物擁有理解數字的能力（即「數感」），為研究人類理解數字能力和相關障礙的神經科學基礎，提供了關鍵的動物模型。

研究團隊通過採用嶄新的數字學習任務、腦活動干預技術和人工智能模型，開發了一種創新方法，解決關於大鼠是否具有數感的爭論。研究結果揭示了數感背後的機制，詳細內容已於著名跨學科期刊《科學進展》發表。

數感與生存和智力息息相關

數感是動物感知世界的基本能力，以增加其生存機會。數感也是一種重要的認知能力，對學習數學至關重要，更是人類智力的標誌。約有3%至7%的人患有計算障礙（dyscalculia），這是一種影響學習算術和數學能力的學習障礙，數感缺陷是主要症狀之一。

擁有數感的人能夠比較、估計和操作非符號數量，它與「大小感」不同，後者指的是一組物件固有的連續維度，例如視覺物體的面積或聲音脈衝的持續時間。要評估動物的數感和大小感是否獨立存在，本身是一道極具挑戰的難題，科學界亦一直在爭論到底大小感或數感才是動物更基本的認知能力。

研究證實大鼠腦內有特定區域處理數字

研究團隊在是次數感測試中將大小感的影響減至最低，並進行了相當細緻的定量分析，以確定數感和大小感在認知中的相對貢獻。他們開發了一種演算法，使動物接受刺激時只集中關注數字，並最大程度地減少其他干擾因素。這將有助於科學家更好地了解動物如何感知和量化數字。

研究顯示，在接受代表兩個或三個數字的聲音脈衝訓練情況下，本身對數字沒有任何認知的大鼠能夠發展出數感。即使受到聲音長度信息的影響，大鼠在為了獲取食物獎勵時始終專注於聲音的數量。

城大賽馬會動物醫學及生命科學院副院長兼認知神經科學講座教授容永豪教授說：「我們的研究有助於剖析大小和數量處理之間的關係。我們發現當阻斷大鼠大腦中特定的後頂葉皮質時，牠們的數字理解能力會受到影響，但大小感如常。這表明大腦有一個特定的區域處理數字。事實上，這是科學家首次證明大鼠在單一測試中具有區分和分辨三個不同數字的能力，超越了單純的數量比較。」

中大醫學院生物醫學學院柯亞教授對於是次研究發現亦感到鼓舞。她說：「這項研究不僅解開多年來關於大腦如何處理數字的謎團，更為研究動物處理數字所涉及的具體神經路徑，以及與數學能力相關的基因，提供有力基礎。此外，神經網絡模型的研究結果在人工智能領域具有實際應用價值。日後，當我們對大腦處理數字的機制有更深入理解後，或可開發針對數感缺陷人士的干預措施。」

容永豪教授及柯亞教授為是次研究的通訊作者，研究團隊另包括中大學者梁拓博士、彭榮超博士、容康林先生及李佳欣女士。

來自中大的研究團隊成員包括（左起）容康林先生、梁拓博士，及研究通訊作者、中大醫學院生物醫學學院柯亞教授。

研究另一通訊作者、城大賽馬會動物醫學及生命科學院副院長兼認知神經科學講座教授容永豪教授。