数字使现代生活成为可能。“在一个没有数字的世界里，”罗切斯特大学神经科学家杰西卡·坎特隆（Jessica Cantlon）及其同事在《认知科学趋势》期刊中写道，“我们将无法建造摩天大楼，无法举行全国大选，无法策划婚礼，也无法在市场上买到一只鸡。”
数字在我们世界中的核心作用证明了大脑识别和理解数字的惊人能力——而坎特隆是试图找出这种技能确切运作方式的研究人员之一。传统上，科学家们认为我们学习使用数字的方式与学习开车或用两只拇指发短信的方式相同。在这种观点下，数字是一种技术，是人类发明的一种我们可以通过全能的大脑来适应的东西。历史也提供了一些支持。人们使用数字的最古老证据可以追溯到大约3万年前：刻有刻痕的骨头和鹿角，这些被考古学家认为是计数标记。更复杂的数字用法直到很久以后才出现，与其它简单技术的兴起同时发生。美索不达米亚人在大约5000年前就发展了基本的算术。零出现在公元876年。阿拉伯学者在9世纪奠定了代数的基础；直到17世纪后期，微积分才完全发展起来。
尽管高等数学出现得较晚，但越来越多的证据表明，数字并不是近代的发明——甚至一点也不是。坎特隆和其他人正在证明，我们人类似乎天生就具备数学技能，这项技能可能可以追溯到我们至少3000万年前的祖先。
这项技能真正是天生的一个迹象是：孩子们出生时就具备计算能力。哈佛大学的认知心理学家维罗妮卡·伊扎德（Veronique Izard）在一项对新生儿的研究中证明了这一点。她和她的同事们向婴儿播放不同数量的呢喃声。然后，他们给婴儿看电脑屏幕上的一组形状，并测量婴儿注视屏幕的时间。（婴儿注视物体的时间长度反映了他们的兴趣。）新生儿在听到声音的数量与屏幕上的形状数量匹配时，会更长时间地注视屏幕。例如，听到“嘟嘟嘟嘟”的婴儿会更长时间地注视4个形状，注视8个形状的时间会缩短，注视12个形状的时间会更短。伊扎德的研究表明，新生儿已经对数字有了基本的理解。而且，他们对数字的概念是抽象的；他们可以将这种概念从声音转移到图像。
提高直觉
数学直觉随着我们成长而发展，但要探测它的成长却很棘手，因为年龄较大的孩子会同时运用他们天生的技能和学到的技能。因此，科学家们想出了办法来强迫人们仅凭直觉来做判断。坎特隆与杜克大学的伊丽莎白·布兰农（Elizabeth Brannon）合作进行了一项实验，在这个实验中，成年被试者会看到电脑屏幕上的一组点，持续大约半秒钟，然后是第二组点。短暂的停顿后，参与者会看到并排的两组点。然后，他们只有稍多于一秒的时间来选择等于前面两张图片总和的那一组。
人们在这些测试中表现相当不错，这让他们产生一种奇怪的感觉：他们知道自己是对的，但不知道答案是如何得出的。即使是那些还不会数数的幼儿，这些研究也表明，他们的大脑会自动处理数字。从婴儿期到成年期，数学直觉始终遵循两条规则。一是数字越小，得分越高；数字越大，得分越低。二是数字之间的比例越大，得分越高。换句话说，人们更容易正确地区分2和4，而不是区分6和8，尽管这两对数字都相差2。随着年龄的增长，我们的直觉变得越来越精确。其他实验表明，一个六个月大的婴儿能够可靠地区分相差至少一倍（如4和8）的数字。到了九个月，这个比例降至1.5（例如，8和12）。到了成年，这个比例仅为10%到15%。同一条规则始终成立的事实表明，我们在整个生命中都使用相同的心理算法。
使用磁共振成像（MRI）和正电子发射断层扫描（PET）进行的脑部扫描正在揭示我们的大脑如何执行这种算法。神经科学家发现，当人们解决数学直觉问题时，大脑顶部附近的一个神经条，围绕着一个称为顶内沟的折痕，会持续活跃。当我们面对更困难的问题时——当数字更大或更接近时——这个区域会变得更加活跃。
心理学家怀疑，这些神经元帮助产生的数学直觉为我们所有更复杂的数学奠定了基础。约翰霍普金斯大学的贾斯汀·哈尔伯达（Justin Halberda）及其同事最近对一群14岁的青少年进行了关于数学直觉的一项有说服力的研究。一些孩子表现出的直觉比其他人更准确。哈尔伯达随后查看了被试者在标准化学校考试中的分数。数学直觉更敏锐的学生从幼儿园开始就在数学考试中取得更好的成绩。孩子在入学前就拥有数学直觉这一事实暗示，我们的进化祖先也拥有它。事实上，最近的研究表明，我们的祖先在能够直立行走之前就已经拥有了这种直觉。科学家们发现，许多灵长类动物，包括猕猴，能够解决一些与我们相似的数学问题。由于猴子和人类分化于3000万年前，数学直觉很可能也至少有那么久远。
坎特隆和布兰农能够教会猴子以与人类相同的方式通过直觉进行加法，这为我们共享的遗产提供了证据。动物的直觉与我们差不多，并且遵循相同的规则。随着数字之间的比例增大，猴子选择正确答案的可能性越来越大。当猴子使用它们的数学直觉时，它们依靠与我们相同的大脑区域，即顶内沟周围的区域。
猴子甚至可以学习书面数字，这是孩子们大约5岁时才发展的技能。为了在数字“2”和一对物体之间建立联系，孩子们使用大脑中位于颞叶下方的一个区域，称为背外侧前额叶皮层。这个区域就像一个铁匠铺，用于在符号和概念之间建立联系。一旦建立了联系，孩子们就能快速识别书面数字，背外侧前额叶皮层也会变得平静。
经过足够的训练，猴子可以学会识别屏幕上的数字4（如果看到四个点）。图宾根大学的生理学家安德烈亚斯·尼德（Andreas Nieder）及其同事发现，像孩子一样，猴子也使用它们的背外侧前额叶皮层来建立这些联系。他们甚至在该区域发现了个体神经元，这些神经元在数字“4”和四个点时都会强烈放电。
但是，猴子真的理解书面数字“4”的含义吗？为了找出答案，尼德和他的前学生伊尔卡·迪斯特（Ilka Diester）训练猴子进行一项新实验。猴子学会按压杠杆，之后它们会看到一个数字，然后是另一个数字。如果数字匹配，猴子就可以松开杠杆获得一小口果汁。如果数字不匹配，猴子就必须按住杠杆，直到出现一个新的匹配数字。
猴子能够学会为匹配的数字松开杠杆，并为不匹配的数字按住杠杆。如果它们仅仅通过匹配形状就成功了，那么你会期望它们有时会混淆相似的数字。例如，它们可能会将1视为与4匹配，因为它们都由直线组成。但是，迪斯特和尼德发现，猴子混淆的方式不同。猴子最有可能混淆数字在数值上接近的数字：例如，像棍子一样的1和曲线型的2。更重要的是，如果匹配的数字较大，猴子松开杠杆所需的时间会比数字较小时更长——这进一步表明动物是对数量做出反应，而不是形状。
数字本能
对神经科学家来说，这些研究提出了一个深刻的问题。如果猴子拥有如此扎实的数字基础，为什么它们无法进行高等数学？找到答案可能有助于我们理解为什么人类在数字方面比其他动物要好得多。尼德和坎特隆都曾推测，差异在于我们理解符号的能力，这使得我们将近似的数字直觉转化为精确的理解。当我们说“2”时，我们指的是一个精确的数量，而不是“大约2，但可能是1或3”。然后，我们可以学会快速处理精确数字的规则。然后，我们可以将这些规则从一个数字推广到另一个数字，从而理解一般的数学原理。缺乏我们符号化大脑的其他灵长类动物需要数千次尝试才能学会一条新规则。
最近对猴子和婴儿的研究为那些古老的刻有刻痕的骨头提供了新的视角。最早有记载的数字与许多其他抽象思维表达的同时出现相吻合，从骨笛到丰满女性人物的雕刻。在此之前，人类可能像今天的猴子（和婴儿）一样思考数字。但是，一旦我们的祖先开始将他们天生的数字本能与一种新的符号理解能力联系起来，一切都改变了。数学变成了一个关于思想、测量和工程可能性的语言。其余的——摩天大楼、超市和婚礼——都只是推导的结果。
