Vor mehr als 150 Jahren dachte der Wirtschaftswissenschaftler und Philosoph William Stanley Jevons darüber nach, wie sich der Verstand Zahlen vorstellt. Dabei warf er eine Handvoll schwarzer Bohnen in einen Karton. Anschließend versuchte er mit einem flüchtigen Blick zu schätzen, wie viele es waren, und zählte sie danach. Das wiederholte er noch mehr als 1000 Mal. Schließlich erkannte er ein Muster.  Wenn sich vier oder weniger Bohnen in der Schachtel befanden, lag er mit seiner Schätzung immer richtig. Aber bei fünf oder mehr Bohnen schätzte er fast immer falsch. In Wissenschaftskreisen trat er damit eine lange und anhaltende Debatte darüber aus, warum es eine Grenze für die Anzahl der Elemente zu geben scheint, die wir einschätzen können.

Vor kurzem hat nun eine in Nature Human Behaviour veröffentlichte Studie gezeigt,  dass unser Gehirn zwei verschiedene Mechanismen nutzt, um Mengen zu beurteilen: einen für Schätzungen und einen anderen, um die Genauigkeit bei kleinen Zahlen zu verbessern. Für Neurowissenschafter:innen ist das eine sehr aufregende Entdeckung, denn sie deutet auf eine biologische Grundlage unserer numerischen Wahrnehmung hin.

Menschen sind nicht die einzigen Lebewesen, die Zahlen einschätzen können. Auch Tiere wie Affen und Bienen tun es. Für das Überleben eines Tieres ist es von Vorteil, numerische Mengen unterscheiden zu können. In einem Verhaltensexperiment mit Affen fand man heraus, dass Zahlen mit bestimmten Neuronen im präfrontalen Kortex verbunden zu sein scheinen. 

Einige Neuronen sind zum Beispiel auf die Zahl drei eingestellt. Wenn ihnen drei Objekte präsentiert werden, feuern sie mehr. Andere Neuronen sind auf die Zahl fünf eingestellt und feuern, wenn ihnen fünf Objekte präsentiert werden, und so weiter. Diese Neuronen sind nicht ausschließlich auf ihre Favoriten eingestellt: Sie feuern auch bei Zahlen, die ihnen benachbart sind. (Das Neuron, das auf fünf eingestellt ist, feuert also auch bei vier und sechs Objekten.) Aber sie tun dies nicht so oft, und je weiter die dargebotene Zahl von der bevorzugten Zahl entfernt ist, desto geringer ist die Feuerrate der Neuronen.

Die neueste Forschung „scheint der Beginn eines neuen Sprungs“ in unserem Verständnis der Zahlenwahrnehmung zu sein, sagt Pedro Pinheiro-Chagas, Assistenzprofessor für Neurologie an der UC San Francisco. Er hofft, dass die Ergebnisse zu Diskussionen in der Mathematikausbildung und sogar in der künstlichen Intelligenz führen werden, die sich mit der Zahlenwahrnehmung schwertut. Große Sprachmodelle sind „ziemlich schlecht im Zählen“, sagt er. „Sie sind ziemlich schlecht darin, Mengen zu verstehen“.

Eine bessere Charakterisierung von Zahlenneuronen kann uns auch helfen zu verstehen, wer wir sind. Neben dem Sprachsystem ist die Zahlendarstellung das zweitwichtigste Symbolsystem des Menschen. Menschen verwenden Zahlen häufig und auf vielfältige Weise, und wir und unsere Vorfahren haben die Mathematik seit Jahrtausenden genutzt, um die Welt zu beschreiben. In diesem Sinne ist die Mathematik ein grundlegender Bestandteil des Menschseins. Und wie diese Studie zu zeigen beginnt, könnte diese Rechenfertigkeit auf ein fein abgestimmtes Netzwerk von Neuronen im Gehirn zurückzuführen sein.

PS: Der Artikel ist mit dem von mir hier verwendeten Link für zwei Wochen frei lesbar.