運算中的大腦神經機轉---利用功能性磁振影像研究珠心算高手與一般人的比較

珠心算技能是中華文化獨一無二的特色之一，當珠心算高手處理較複雜的數學題
目時，他們能極快速並正確地解答問題；但是在探討為何大腦能在短時間處理大量且
複雜之數學運算，此一機制至今仍缺乏完整的瞭解。從認知功能的觀點來看，「計算」
為一極複雜的認知處理過程，它包含對數字的辨識(numbers reorganization)並配合基本
的演算規則(basic arithmetical rules)處理運算，同時還需配合短暫記憶(working memory)
作為處理數字的暫存媒介(temporary storage)用以保持、查詢與存取每一計算步驟的結
果。然而，對於數字較長的複雜計算，顯然地大腦需要較大的記憶暫存，與特殊的演
算技巧(resolution algorithm)並配合長時間的練習，這些都是影響大腦計算的重要因
子。因此，人們對於大腦如何處理數字這個議題，一直以來就是令人爭議，這個問題
似乎與題目本身的複雜度、研究的對象(受試者)與使用的演算技巧有很極大關係。
根據我們利用腦灌注氧-15 同位素水(O15-water)的正子斷層影像(PET)的結果初步
假設；對於長時間訓練的珠心算高手，他們已習得不同於一般人的方式來有效地編碼
(encoding)與擷取(retrieve)資訊，使得他們在計算上有傑出的表現。本研究計畫將使用
1.5T 功能性磁振影像系統(functional MRI)，利用BOLD contrast sequences 配合SPM99
軟體分析與MNI template 的定位，進行一般人與珠心算高手在進行不同難度運算時的
腦部功能性影像分析，藉此瞭解1)珠心算高手和一般常人因使用不同的演算技巧，表
現在處理數學運算時所使用的神經途徑探討； 2)並比較在進行不同難度運算時，腦
部活化區(brain activation)的差異性；3)進而嘗試解釋究竟經過珠心算訓練後，人腦是
否會將其認知功能(cognitive function)、或運算網路(computation network)做某種程度的
修正？並且又是如何的修正？使得這些珠心算高手竟能在極短的時間內，快速且正確
地處理複雜的數學運算。據我們瞭解，在台灣，目前尚未有任何利用功能性磁振影像
探索以神經為基礎的珠心算研究。國際上，即使相關文獻也甚為少數。