Warum kann dein Gehirn vier Objekte leicht beur­tei­len, fünf aber nicht?

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Seit mehr als einem Jahr­hun­dert ist in der For­schung bekannt, dass Men­schen im All­ge­mei­nen sehr gut darin sind, Men­gen von bis zu vier Objek­ten zu schät­zen. Bei grö­ße­ren Men­gen nimmt die Schätz­leis­tung jedoch deut­lich ab – sie wird lang­sa­mer und feh­ler­an­fäl­li­ger.

Die Wis­sen­schaft hat nun her­aus­ge­fun­den, warum. Das mensch­li­che Gehirn ver­wen­det einen Mecha­nis­mus, um Objekte bis vier zu bewer­ten, und einen ande­ren, wenn es sich um fünf oder mehr han­delt. Diese Ergeb­nisse been­den eine lang­jäh­rige Debatte dar­über, wie das Gehirn die Anzahl der Objekte bewer­tet, die eine Per­son sieht. Die Ent­de­ckung ist für das Ver­ständ­nis der Natur des Den­kens von gro­ßer Bedeu­tung. Im Kern geht es um die Frage der men­ta­len Archi­tek­tur: Aus wel­chen Bau­stei­nen setzt sich das mensch­li­che Den­ken zusam­men?

Eine hun­dert­jäh­rige Debatte

Die Gren­zen der mensch­li­chen Fähig­keit, große Men­gen zu schät­zen, haben viele Gene­ra­tio­nen von Wis­sen­schaft­lern vor ein Rät­sel gestellt. In einem 1871 in der Zeit­schrift „Nature“ erschie­ne­nen Arti­kel beschrieb der Öko­nom und Logi­ker Wil­liam Stan­ley Jevons seine Unter­su­chun­gen zu sei­nen eige­nen Zähl­fä­hig­kei­ten. Er kam zu dem Schluss, dass die Zahl fünf zumin­dest für einige Men­schen außer­halb der Gren­zen per­fek­ter Unter­schei­dung liegt.

Einige For­scher haben argu­men­tiert, dass das Gehirn ein ein­zi­ges Schätz­sys­tem ver­wen­det, das bei grö­ße­ren Zah­len ein­fach weni­ger genau ist. Andere wie­derum ver­mu­ten, dass die unter­schied­li­chen Leis­tun­gen dar­auf zurück­zu­füh­ren sind, dass es zwei getrennte neu­ro­nale Sys­teme zur Quan­ti­fi­zie­rung von Objek­ten gibt. In Expe­ri­men­ten konnte jedoch nicht geklärt wer­den, wel­ches Modell zutrifft.

Ein For­scher­team hatte nun die sel­tene Gele­gen­heit, die Akti­vi­tät ein­zel­ner Ner­ven­zel­len im Gehirn wacher Men­schen auf­zu­zeich­nen. Alle Teil­neh­mer wur­den in der Uni­ver­si­täts­kli­nik Bonn wegen epi­lep­ti­scher Anfälle behan­delt und hat­ten im Rah­men der Vor­be­rei­tung einer Ope­ra­tion Mikro­elek­tro­den im Gehirn implan­tiert bekom­men. Den 17 Teil­neh­mern wur­den für eine halbe Sekunde Bil­der mit null bis neun Punk­ten auf einem Bild­schirm gezeigt. Anschlie­ßend wur­den sie gefragt, ob sie eine gerade oder unge­rade Anzahl von Ele­men­ten gese­hen hät­ten. Wie erwar­tet waren die Ant­wor­ten der Teil­neh­mer viel genauer, wenn sie vier oder weni­ger Ele­mente sahen.

Aus frü­he­ren Unter­su­chun­gen wuss­ten die For­scher bereits, dass es spe­zia­li­sierte Neu­ro­nen gibt, die mit einer bestimm­ten Anzahl von Ele­men­ten ver­bun­den sind. Einige feu­ern haupt­säch­lich, wenn ein Objekt gezeigt wird, andere, wenn zwei Objekte gezeigt wer­den, und so wei­ter. Die Ana­lyse der neu­ro­na­len Akti­vi­tät der Teil­neh­mer zeigte, dass Neu­ro­nen, die auf Zah­len bis vier spe­zia­li­siert sind, sehr spe­zi­fisch und selek­tiv auf ihre bevor­zugte Zahl reagie­ren. Neu­ro­nen, die auf die Zah­len fünf bis neun spe­zia­li­siert waren, reagier­ten dage­gen nicht nur stark auf ihre bevor­zugte Zahl, son­dern auch auf Zah­len, die unmit­tel­bar an ihre Zahl angrenz­ten.

Neu­ro­nen mit Rechen­funk­tion

Je höher die bevor­zugte Zahl war, desto weni­ger selek­tiv waren diese Neu­ro­nen. So feu­er­ten Neu­ro­nen, die spe­zi­fisch für die Zahl 3 waren, nur auf diese Zahl, wäh­rend Neu­ro­nen, die die Zahl 8 bevor­zug­ten, auch auf 7 und 9 reagier­ten. Infol­ge­des­sen mach­ten die Ver­suchs­per­so­nen mehr Feh­ler, wenn sie eine grö­ßere Anzahl von Objek­ten quan­ti­fi­zie­ren soll­ten. Dies deu­tet auf zwei unter­schied­li­che Zah­len­sys­teme im Gehirn hin.

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