De ce creierul tău poate evalua estimativ patru obiecte, dar se încurcă cu cinci

Creierul folosește mecanisme distincte pentru a număra de la unu la patru în comparație cu numărarea de la cinci în sus

Timp de peste un secol, cercetătorii au observat că oamenii sunt, în general, buni la estimarea cantităților de patru sau mai puține obiecte prin evaluarea vizuală. Cu toate acestea, precizia acestei estimări scade semnificativ, cu încetinirea creșterii și o probabilitate mai mare de erori, pe măsură ce numerele implicate devin mai mari.

Acum, cercetătorii au descifrat motivul din spatele acestei fenomene: creierul uman folosește o mecanism pentru a evalua cantități de patru sau mai puține obiecte și o mecanism distinct pentru cantități de cinci sau mai multe. Aceste constatări, bazate pe înregistrarea activității neuronilor la 17 participanți umani, oferă o soluție definitivă la o dezbatere de lungă durată privind modul în care creierul evaluează numărul de obiecte pe care o persoană le percepe. Rezultatele acestei cercetări au fost publicate în revista Nature Human Behaviour pe 2 octombrie.

Această descoperire are implicatii pentru înțelegerea proceselor cognitive, așa cum a subliniat psihologul Lisa Feigenson, co-director al Laboratorului pentru Dezvoltarea Copiilor de la Universitatea Johns Hopkins din Baltimore, Maryland. „În mod fundamental, întrebarea se referă la arhitectura mentală: care sunt componentele fundamentale care stau la baza gândirii umane?

O dezbatere persistentă

Capacitatea umană de a estima cu precizie cantități mari a rămas o întrebare perplexantă pentru generații întregi de cercetători. Într-un articol din 1871 publicat în Nature, economistul și logicianul William Stanley Jevons a detaliat cercetările sale cu privire la abilitățile sale de numărătoare și a ajuns la concluzia că „numărul cinci depășește limita discriminării perfecte, cel puțin pentru unele persoane”.

Diferiți cercetători au dezbatut dacă creierul folosește un singur sistem de estimare, deși mai puțin precis pentru numere mari, sau dacă există două sisteme neuronale distincte dedicate cuantificării obiectelor. Cu toate acestea, experimentele anterioare nu au reușit să stabilească definitiv care model este corect.

Ulterior, o echipă de cercetători a avut oportunitatea unică de a observa activitatea neuronilor individuali din creierul persoanelor treze. Toți acești indivizi erau tratați pentru convulsii la Spitalul Universitar Bonn din Germania și aveau microelectrozi implantați în creier în pregătire pentru o intervenție chirurgicală.

Cercetătorii le-au prezentat celor 17 participanți imagini cu diferite cantități de puncte, variind de la zero la nouă, pe un ecran, timp de jumătate de secundă. Apoi i-au întrebat pe participanți dacă au observat un număr par sau impar de obiecte. Așa cum era de așteptat, participanții au dat răspunsuri mai precise atunci când au văzut patru sau mai puține puncte.

Cercetările anterioare indicaseră deja că există neuroni specializați asociați cu cantități specifice de obiecte. Unii neuroni au prezentat o activitate predominantă în răspuns la prezența unui singur obiect, în timp ce alții au manifestat o activitate crescută când au fost prezentate cu două obiecte, și așa mai departe.

Analizând activitatea neuronală a participanților, s-a dovedit că neuroni specializați în cantități de patru sau mai puțin au manifestat răspunsuri foarte specifice și selective la numerele lor preferate. În schimb, neuroni specializați în cantități cuprinse între cinci și nouă au avut răspunsuri puternice la numerele lor preferate, dar au răspuns și la numerele imediat învecinate.

Tendință interesantă observată la neuronii specializați în percepția numerică 

Așa cum indică coautorul Andreas Nieder, un fiziolog animal de la Universitatea din Tubingen din Germania, „Cu cât este mai mare numărul preferat, cu atât mai puțin selective au fost aceste neuroni.” De exemplu, neuroni specifici pentru numărul trei prezentau răspunsuri exclusive la acest număr, în timp ce neuroni cu o preferință pentru opt ar răspunde la opt, dar și la șapte și nouă. Prin urmare, indivizii au comis mai multe erori atunci când au încercat să cuantifice numere mai mari de obiecte.

Această observație sugerează prezența a două ‘sisteme de numere’ distincte în creier. Nieder a fost surprins, deoarece anterior credea în existența unei singure mecanisme. „Aveam îndoieli cu privire la existența unei linii de demarcație atât de clare. Cu toate acestea, bazându-mă pe aceste date, trebuie să o recunosc,” afirmă el.

Feigenson este de acord cu această concluzie, descriind descoperirile drept „remarcabile.” Ea susține că acestea se aliniază cu cercetările comportamentale care sugerează existența a două sisteme mentale implicate în reprezentarea cantităților de obiecte.