L'une des découvertes les plus fascinantes de ces dernières années est certainement celles des mécanismes neurophysiologiques de l'arithmétique élémentaire chez le singe macaque. A la suite de travaux antérieurs de Thompson et coll. (1970) et Sawamura et coll (2002), Andreas Nieder et Earl Miller, au Massachussetts Institute of Technology puis à l'Université de Tübingen, ont enregistré l'activité de centaines de neurones chez des singes éveillés qui avaient été entraînés à réaliser une tâche de comparaison différée des numérosités de deux ensembles d'objets. Ils ont découvert, dans le cortex préfrontal et intrapariétal, l'existence de populations de neurones dont le taux de décharge varie avec le nombre d'objets présentés. Certains neurones sont activés préférentiellement par un objet unique, d'autres par deux, par trois, par quatre ou par cinq objets (Nieder, 2005), et même jusqu'à une trentaine d'objets (Nieder & Merten, 2007).
Le profil détaillé des réponses de ces neurones indique un codage de la numérosité selon la loi de Weber, coïncidant précisément avec celui qui avait été inféré des études psychophysiques chez l'homme. Chaque neurone présente en effet une courbe d'accord autour de sa numérosité préférée. Sur une échelle linéaire, la largeur de la courbe croit linéairement avec la numérosité préférée, ce qui correspond quantitativement à la loi de Weber. Mais la description la plus compacte des réponses neuronales est une courbe d'accord constante, avec une variabilité fixe et de forme Gaussienne, lorsque les numérosités sont représentées sur une échelle logarithmique. Cette représentation est dite « log-Gaussienne ». Elle implique qu'au niveau de la population de neurones, le paramètre de nombre est représenté par un groupe épars de neurones selon un code partiellement distribué qui représente la numérosité approximative et non la cardinalité exacte.
