Zdolność do natychmiastowego oszacowania lub obliczenia, ile elementów znajduje się przed nami, jest określana jako subityzacja. Dzięki niej nasz mózg dokładnie wie, jaka jest suma obiektów, bez konieczności dodawania lub zgadywania. Niesamowite jest to, że subityzacja zanika w momencie, gdy patrzymy na pięć lub więcej rzeczy. W takim przypadku potrzebujemy dodatkowego czasu na udzielenie odpowiedzi i często jest ona mniej precyzyjna.
Mózg człowieka wykorzystuje dwa sposoby przetwarzania
Badacze już od dawna podejrzewali, że różnice dotyczące zdolności oszacowania mniejszych i większych liczb wynikają ze stosowania przez nasz mózg dwóch różnych metod przetwarzania. Naukowcy nie byli jednak pewni tej teorii. Podejrzewali również, że narząd za każdym razem dokonuje pewnych szacunków, ale w przypadku mniejszej liczby elementów, poziom błędów jest bardzo niski.
We wcześniej przeprowadzonych badaniach okazało się, że w ludzkim mózgu znajdują się neurony odpowiedzialne za każdą liczbę, a niektóre komórki nerwowe uruchamiają się selektywnie w odpowiedzi na konkretną z nich. Poza tym wiele neuronów aktywuje się w odpowiedzi na nieco mniejsze lub większe liczby. Ta reakcja jest jednak słabsza, jeśli są one mocno oddalone od głównej. Zjawisko określa się jako “liczbowy efekt odległości” i co ciekawe, występuje ono również u małp. U ludzie zachodzi wyłącznie w przypadku, gdy widzimy 5 lub więcej elementów.
Jak działają neurony w przypadku mniejszych liczb?
Naukowcy postanowili sprawdzić, z czego wynika różnica w sposobie identyfikowania mniejszych liczb. Podejrzewali, że w tym przypadku musi istnieć dodatkowy mechanizm, który sprawia, że neurony są bardziej precyzyjne. Okazało się, że komórki mózgowe odpowiedzialne za mniejsze liczby są w stanie hamować inne neurony, które odpowiadają z kolei za sąsiednie. W ten sposób ograniczają mieszane sygnały. Przykładowo, gdy dochodzi do aktywacji neuronu specjalizującego się w liczbie 3, hamuje on komórki uruchamiające się w odpowiedzi na grupy dwóch lub czterech elementów. Wszystko wskazuje na to, że neurony specjalizujące się w liczbie 5 i większych, nie mają już tego mechanizmu.
Aby sprawdzić, czy ta teoria jest prawdziwa, naukowcy zrekrutowali 17 pacjentów Szpitala Uniwersyteckiego w Bonn. Każdy z nich był przed operacją mózgu i cierpiał na padaczkę. W ramach leczenia pacjentom wszczepiano mikroelektrody do płatów skroniowych. Badacze chcieli zmierzyć reakcje poszczególnych komórek nerwowych na bodźce wzrokowe. Pacjenci mieli za zadanie obserwować ekran komputera, na którym przez pół sekundy wyświetlała się różna liczba kropek. Następnie musieli odpowiedzieć, czy była ona parzysta lub nieparzysta.
Okazało się, że w momencie, gdy liczba nie przekraczała 4, pacjenci udzielali odpowiedzi szybko i dokładnie, praktycznie nie popełniając błędów. Gdy jednak liczba przekroczyła 5, błędnych odpowiedzi było już znacznie więcej. Ponadto wydłużył się czas reakcji. Podobne badania mogłyby być w przyszłości wykorzystywane do zdobycia większej wiedzy na temat dyskalkulii, czyli zaburzenia zdolności wykonywania działań arytmetycznych. Na ten moment wiemy tylko, że mechanika ludzkiego mózgu jest wciąż sporą zagadką.