Die unüberwindbare „4“: Wird die Urteilsfähigkeit der Menschen nachlassen, wenn diese Zahl überschritten wird?

Seit mehr als einem Jahrhundert ist Wissenschaftlern bekannt, dass Menschen im Allgemeinen gut darin sind, Gruppen von vier oder weniger Objekten visuell zu untersuchen. Bei größeren Zahlen lässt die Fähigkeit des Menschen, Mengen einzuschätzen, jedoch deutlich nach, seine Schätzgeschwindigkeit nimmt ab und er neigt eher zu Fehlern.

Nun haben Wissenschaftler herausgefunden, warum: Das Gehirn verwendet bei der Bewertung von Zahlen bis vier einen anderen Mechanismus als bei der Bewertung von Zahlen bis fünf. Sie machten die Entdeckung, indem sie die neuronale Aktivität von 17 Teilnehmern aufzeichneten und damit eine langjährige Debatte darüber beilegten, wie das Gehirn die Anzahl von Elementen schätzt. Die entsprechenden Forschungsergebnisse wurden kürzlich in Nature Human Behavior veröffentlicht.

„Diese Entdeckung hängt eng mit dem Verständnis der Menschen für die Natur des Denkens zusammen.“ Lisa Feigenson, Psychologin und Co-Direktorin des Child Development Laboratory an der Johns Hopkins University in den USA, glaubt, dass es sich im Grunde genommen um eine Frage der psychologischen Struktur handelt, also darum, was den Grundstein des menschlichen Denkens bildet.

Die Grenzen der menschlichen Fähigkeit, große Zahlen abzuschätzen, bereiten Wissenschaftlern seit Generationen Rätsel auf. Im Jahr 1871 veröffentlichte der Ökonom und Logiker William Stanley Jevons in „Nature“ eine Untersuchung zur Zählfähigkeit und kam zu dem Schluss, dass die Zahl Fünf zumindest für manche Menschen jenseits der Grenze der perfekten Erkennung liegt.

Einige Forscher glauben, dass das Gehirn ein einziges Schätzsystem verwendet, das für größere Zahlen einfach nicht sehr präzise ist. Andere Forscher haben die Hypothese aufgestellt, dass der Leistungsunterschied daher rührt, dass das Gehirn zur Quantifizierung von Objekten zwei getrennte neuronale Systeme verwendet. Doch die Experimente konnten nicht klären, welche Aussage richtig war.

Um die oben genannten Probleme anzugehen, führte das Universitätsklinikum Bonn in Deutschland ein Beobachtungsexperiment mit 17 Teilnehmern durch, indem die Aktivität einzelner Neuronen im Gehirn von wachen Menschen aufgezeichnet wurde.

Die Forscher zeigten eine halbe Sekunde lang ein Bild mit 0 bis 9 Punkten auf dem Bildschirm und fragten die Teilnehmer, ob sie eine gerade oder eine ungerade Zahl sähen. Wie erwartet waren die Antworten der Teilnehmer viel genauer, wenn sie vier oder weniger Punkte sahen.

Forscher wussten bereits, dass es spezialisierte Neuronen gibt, die mit der Quantität in Zusammenhang stehen. Einige Neuronen werden aktiviert, wenn ein Objekt erscheint, andere werden aktiviert, wenn zwei Objekte erscheinen, und so weiter.

Die Analyse der neuronalen Aktivität der Teilnehmer zeigte, dass Neuronen, die für die Zahlen 4 und darunter zuständig sind, sehr spezifisch und selektiv auf ihre bevorzugten Zahlen reagierten. Die für die Zahlen 5 bis 9 zuständigen Neuronen reagierten jedoch nicht nur stark auf ihre bevorzugten Zahlen, sondern auch auf nahegelegene Zahlen.

„Je größer die Zahl ist, die diese Neuronen bevorzugen, desto geringer ist ihre spezifische Selektivität“, sagte Andreas Nieder, Tierphysiologe an der Universität Tübingen und korrespondierender Autor der Studie. Beispielsweise reagieren Neuronen, die spezifisch für die Zahl „3“ sind, nur auf die Zahl „3“, während Neuronen, die die Zahl „8“ bevorzugen, neben der Zahl „8“ auch auf die Zahlen „7“ und „9“ reagieren. Daher ist es wahrscheinlich, dass man mehr Fehler macht, wenn man versucht, eine größere Anzahl von Objekten zu quantifizieren.

Dies lässt darauf schließen, dass es im Gehirn zwei unterschiedliche „Zahlensysteme“ gibt. Nieder war davon sehr überrascht, da er bisher geglaubt hatte, das Gehirn verfüge nur über einen Schätzmechanismus. „Ich kann kaum glauben, dass es tatsächlich eine solche Trennlinie gibt, aber angesichts der Daten muss ich diese Schlussfolgerung akzeptieren“, sagte er.

„Diese Ergebnisse sind sehr interessant“, sagte Feigenson und fügte hinzu, dass sie neue Erkenntnisse aus der Verhaltensforschung lieferten, die zeigten, dass es zwei psychologische Systeme zur Schätzung der Anzahl von Objekten gibt.