数学认知能力是人类最核心的认知能力之一。认识并理解数字,习得数量意义与计算技能,是个体日常生活、学习与工作的必要条件。随着人类文明的传承,在经历了两千多年的使用后,我们对阿拉伯数字的熟悉相对于言语数字仿佛具有“与生俱来”的优势。但是,由于方法学的限制,已有研究尚未阐明不同符号形式的数字的识别模式的共性是什么,又存在怎样的差异,数字符号与数量的联结的形成和发展过程又具有怎样的特点。本论文针对已有的数字认知模型开展了一系列实验研究,其结果不仅有助于推进我们对数字加工的认识,而且为揭示大脑功能的可塑性机制提供了重要的证据。　　 本论文综合采用认知行为与事件相关电位两种技术方法,结合实验室情境下人工符号训练范式,旨在揭示数字认知加工过程的认知神经机制。阿拉伯数字相对于言语数字的加工优势发生在信息加工过程的哪个阶段?数量信息激活发生在什么时候?个体掌握一套新的人工符号,在建立人工符号和数量意义的联系的过程中,大脑神经活动会发生怎样的变化?训练效应发生在信息加工过程的哪个阶段,具有怎样的特点?为了回答这些研究问题,本论文设置了三项实验研究,研究一通过考察分类比较任务(Classification)中的符号效应和距离效应,重复并拓展了前人的研究结果:研究二通过考察选择比较任务(Selection)中的距离效应,验证LRP和N270可能反映运动准备和反应选择的构想；研究三通过分阶段人工符号训练的方法,采用被动看任务(Passive Viewing)和异同判断任务(Matching)考察数字识别过程中的经验作用机制。训练研究的实验设计相对于传统的研究方法主要有三方面的改进:首先,在实验材料的选取上,采用中国被试不熟悉的希伯来符号(Hebrew Notation),可以避免已有经验的影响:其次,在训练程序设计上,采用我们实验室独创的分阶段训练的范式,从而创造出自然条件下不可能出现的符号学习和符号-数量联结学习相互分离的特殊状态；最后,我们在每个训练阶段内分别设置了三次测查。过去经典的训练范式一般只考察前后测的差异,获得“有”或“无”的实验结果。而增加测查次数可以更精确地把握大脑神经活动的变化,为观察到非线性的训练效应提供了可能性。通过这三个方面的改进,研究三试图揭示符号学习和符号-语义联结学习对人工符号的视觉信息加工的影响机制。以上三个研究的主要结果如下:　　 研究一除了重复验证过去的研究在后部两侧电极P2p和P300成分的波幅上观察到的距离效应之外,还探测到了前部中央电极VPP成分的波幅上的距离效应。同时,我们在前部中央电极VPP、N270和P500三个成分的潜伏期上均观察到了阿拉伯数字相对于中文言语数字的加工速度优势。这些结果表明,数量信息激活的时间进程有可能比过去研究中所认为的P2p成分要更早。同时,阿拉伯数字相对于中文言语数字的速度上的优势最早有可能出现发生在与VPP成分对应的加工阶段,并且早期的差异可能会进一步影响后续的加工过程。　　 研究二除了重复验证前人研究中P300成分的潜伏期上观察到的距离效应之外,还报告了基于头顶两侧C3-C4电极位置及其周边四对电极位置的LRP成分的波幅和潜伏期上的距离效应,以及前部电极位置N270成分的波幅和潜伏期上的距离效应。而且,这两个成分的潜伏期和反应时之间均存在相关。结合过去对这两个成分的理解,研究二的结果表明,LRP和N270成分有可能反映了在数量比较加工过程中的运动准备和选择反应这两个阶段。　　 研究三报告了人工数字符号训练过程中脑电信号表现出的大脑活动的变化模式。被动看任务的结果显示,P100成分的波幅在符号学习阶段和数量学习阶段均表现出线性下降的趋势,N170和VPP成分的波幅在符号学习阶段和数量学习阶段会表现出先上升后下降的非线性的数据模式。异同判断任务的结果显示,P100成分的波幅在符号学习阶段表现出线性下降的趋势,但是,进入数量学习阶段之后这种下降的趋势趋于平缓。另外,在符号学习阶段,N170表现出线性增强的趋势,而VPP则表现出线性减弱的趋势。进入数量学习阶段,N170的变化趋势会出现拐点,在中测后呈现出下降的趋势:而VPP则表现出进一步减弱的趋势。这些结果表明,训练效应有可能最早发生在P100成分对应的早期视觉加工阶段。P100成分可能不仅仅对刺激的物理属性敏感,同时它还可能反映了自上而下的注意调控机制。N170和VPP成分上观察到的训练效应模式,不支持前人提出的知觉专家系统假说。　　 总结上述研究结果,我们可以得出以下结论:　　 1.阿拉伯数字相对于中文言语数字的加工速度优势最早发生在VPP成分对应的加工阶段,并且会进一步影响到后续的加工过程。　　 2.数量信息的激活可能比前人认为的P2p时间窗口更早,有可能发生在N170/VPP的时间窗口。　　 3.头顶两侧电极的LRP成分和前部中央电极的N270成分有可能反映了数字比较过程的运动准备和反应选择过程。　　 4.人工数字符号的训练有可能改变P100成分所对应的早期视觉加工过程。　　 5.从N170和VPP成分的训练效应可以看出,大脑激活在人工符号学习过程中会表现出复杂的非线性的可塑性模式。　　 这些发现为进一步揭示数字认知加工和大脑可塑性的规律提供了重要的证据。