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Zahlensinn


Mensch und Tier haben mit dem Zahlensinn bzw. dem Zahlenverstand eine angeborene Fähigkeit, die Anzahl von visuellen Elementen in einer Menge bzw. ihre Anzahl intuitiv zu beurteilen. Unter Zahlensinn wird somit die angeborene, intuitive Fähigkeit zum Wahrnehmen und Unterscheiden von Mengen bezeichnet, einschließlich der Fähigkeit Veränderungen von Mengen zu erkennen und zu bestimmen. Untersuchungen erklären übrigens die Entstehung des Zahlensinns auf der Grundlage von Mechanismen, die dem visuellen System evolutionär innewohnen. Die Fähigkeit zur Mengenunterscheidung muss daher nicht erlernt werden, sondern ist angeboren, denn schon Neugeborene zeigen diesen Zahlensinn. Zahlreiche Tiere können wie der Mensch spontan die Anzahl von Objekten erkennen und ihre Mengen vergleichen, etwa alle Primaten, Elefanten, Hunde und Wölfe aber auch Tintenfische und Honigbienen. Ähnlich wie bei Menschen scheinen bei diesen bestimmte Neuronen im Gehirn selektiv auf bevorzugte Zahlen zu reagieren.

Bei der experimentellen Bewertung von Punktmengen zeigen übrigens im Rahmen der Forschungen zur künstlichen Intelligenz künstliche neuronale Netzwerk die gleichen Merkmale, die Menschen und Tiere beim Zahlensinn zeigen, denn es fiel diesen Netzwerken leichter, deutlich voneinander abweichende Punktmengen zu unterscheiden als fast gleich große Mengen. Im Schnitt schätzte dieses Netzwerk neue Punktmengen zu knapp achtzig Prozent richtig ein, was etwa auch dem Abschneiden von Primaten und Menschen entspricht. Offenbar ist der Zahlensinn zwangsläufig eine Folge der Verarbeitung von visuellen Informationen und hängt nicht von einem dafür spezialisierten Gehirnareal ab, sondern greift auf vorhandene neuronale Netzwerke zurück, die sich durch das Sehen gebildet haben. Dadurch lässt sich auch gut erklären, warum auch schon Neugeborene oder Wildtiere einen Zahlensinn besitzen.

Das Buchstaben- und Zahlenerkennen ist beim Menschen in beiden Hemisphären lokalisiert, wobei für das Zahlenverständnis überwiegend die rechte Gehirnhälfte zuständig ist. Bisher vermutete man, dass die grundlegenden Prozesse des Erkennens von Buchstaben und Zahlen unterschiedlich in den Hirnhälften lokalisiert sind, doch konnte nun in eine Untersuchung zur visuellen Verarbeitung von Zahlen im menschlichen Gehirn konnte gezeigt werden, dass dabei beide Hirnhälften aktiv sind. In der Studie wurden den Versuchsteilnehmern jeweils für Sekundenbruchteile Zahlen, Buchstaben und Abbildungen von Alltagsgegenständen gezeigt und währenddessen ihre Hirnaktivität im Magnetresonanztomographen aufgezeichnet. Dabei konnten man die Region, in der die visuelle Verarbeitung von Zahlen abläuft, eindeutig eingegrenzt werden, denn das kleine Areal an der Unterseite des linken und rechten Schläfenlappens reagiert bei der Präsentation von Ziffern mit erhöhter Aktivität. Buchstaben oder andere Abbildungen, aber auch verfremdete Zahlen führen zu einer deutlich geringeren Hirnaktivität in diesem Bereich. Dieses Areal war bisher eine Art blinder Fleck im menschlichen Gehirn, denn es liegt unter Ohr und Gehörgang, umgeben von Knochen und Luft. Übrigens werden in diesen Arealen nicht nur Zahlen erkannt, sondern auch Gesichter und Objekte.

Die bildhafte Vorstellung von Zahlen und die abstrakte Fähigkeit, zwei Zahlen zu addieren, beanspruchen völlig unterschiedliche Areale im Gehirn und erst die Kombination der beiden Zahlenmodule ermöglicht das Rechnen. Ein Areal des Gehirns führt exakte Berechnungen durch und gibt den Zahlen Namen, ist also mit Sprache verknüpft, im anderen Areal befindet sich der eher intuitive Zahlensinn, eine Art mentale Zahlenreihe, mit dem Größenordnungen abgeschätzt werden. So können manche Menschen nach einem Gehirnschlag nicht mehr entscheiden, ob 9 näher bei 10 oder 5 liegt, und dies, obwohl ihnen einfache Additionen wie 7 plus 3 gleich 10 überhaupt keine Probleme bereiten. Andere können sich hingegen nicht entscheiden, ob 2 plus 2 eher 3 oder 4 ergibt. Werden sie jedoch gefragt, ob sie als Ergebnis eher 3 oder 9 vorziehen würden, wählen alle die 3 (Stangl, 2019).

Der Zahlen-Anpassungseffekt (numerosity adaptation effect) ist ein Wahrnehmungsphänomen in der numerischen Wahrnehmung, das die nicht-symbolische numerische Intuition demonstriert und veranschaulicht, wie sich numerische Wahrnehmungen automatisch auf das menschliche Gehirn auswirken können. Dabei kommt es auf die Dichte und Anordnung der Objekte an, wobei vorherige Beobachtungen die Mengenschätzungen beeinflussen.

Literatur

Burr, David & John Ross (2008). A Visual Sense of Number. Current Biology. 18, 425–428.
Grotheer, M., Herrmann, K. H., and Kovács, G. (2016). Neuroimaging Evidence of a Bilateral Representation for Visually Presented Numbers. The Journal of Neuroscience, 36, 88-97.
Nasr, Khaled, Viswanathan, Pooja & Nieder, Andreas (2019). Number detectors spontaneously emerge in a deep neural network designed for visual object recognition. Science Advances, doi:10.1126/sciadv.aav7903.
Stangl, W. (2019). Neuropsychologische Gedächtnisstudien. [werner stangl]s arbeitsblätter.
WWW: https://arbeitsblaetter.stangl-taller.at/GEDAECHTNIS/Gedaechtnisstudien.shtml (2019-05-14).
https://de.wikipedia.org/wiki/Zahlensinn (18-11-21)


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