A szakértők már több mint egy évszázada tudják, hogy emberként általában nagyon jók vagyunk abban, hogy megállapítsuk valaminek a mennyiségét, ha abból négy vagy annál kevesebb darab van. A mennyiségek szemrevételezéssel történő felmérésében nyújtott teljesítmény azonban jelentősen romlik, lassúbbá válik és a több lesz a hiba, ha négynél több van egy dologból.

Egy kutatócsoport nemrégiben rájött, hogy miért van ez így: az emberi agy egy mechanizmust használ négy vagy kevesebb darab felmérésére, és egy másik fajtát, amikor öt vagy több darabról van szó. A kísérletek során 17 emberi résztvevő idegi tevékenységét vizsgálták, és az eredmények egy régóta tartó vita végére tesznek pontot azzal kapcsolatban, hogy az agy hogyan becsüli meg, hány tárgyat látunk.

Az eredmény fontos a gondolkodás természetének megértése szempontjából, mondja Lisa Feigenson pszichológus, a Johns Hopkins Egyetem gyermekfejlődési laboratóriumának társigazgatója. „A kérdés alapvetően a mentális architektúrára vonatkozik: melyek azok az építőelemek, amelyekből az emberi gondolkodás kialakul.”

A mennyiségek becslésére való emberi képesség korlátai kutatók számos generációját foglalkoztatták. Egy 1871-es Nature-cikkben William Stanley Jevons közgazdász saját számolási képességeivel kapcsolatos vizsgálatairól értekezett, és arra a következtetésre jutott, hogy „az ötös szám – legalábbis néhány ember számára – túl van a tökéletes megkülönböztetés határán.”

Egyes kutatók azzal érveltek, hogy az agy egyfajta becslési rendszert használ, amely a nagyobb számok esetében egyszerűen kevésbé pontos. Mások azt feltételezték, hogy a teljesítménykülönbség abból adódik, hogy a tárgyak számszerűsítésére két külön idegsejti rendszer áll rendelkezésre. Kísérletekkel azonban nem sikerült megállapítani, hogy melyik elképzelés a helyes.

Aztán egy kutatócsoportnak ritka lehetősége nyílt arra, hogy ébren lévő emberek agyában rögzítse az egyes neuronok aktivitását. A résztvevőket epilepsziás rohamokkal kezelték a Bonni Egyetemi Kórházban, és mikroelektródákat helyeztek be az agyukba a műtét előkészítése érdekében.

A szerzők a 17 résztvevőnek fél másodpercig nullától kilencig terjedő számú pontot mutattak egy képernyőn, és megkérdezték tőlük, hogy páratlan vagy páros számú pontot láttak. A várakozásoknak megfelelően a résztvevők válaszai sokkal pontosabbak voltak, amikor négy vagy kevesebb pont jelent meg.

A kutatók azt már a korábbi vizsgálatokból tudták, hogy vannak speciális neuronok, amelyek bizonyos mennyiségekhez kapcsolódnak. Egyesek elsősorban akkor sülnek el, amikor egy tárgyat mutatnak, mások akkor, amikor két tárgyat mutatnak, és így tovább. A résztvevők idegi tevékenységének elemzése azt mutatta, hogy a négyre vagy annál kisebb mennyiségre specializálódott neuronok nagyon specifikusan és szelektíven reagáltak a preferált mennyiségre. Az öt és kilenc darabból álló mennyiségekre specializálódott neuronok szintén erősen reagáltak az általuk preferált mennyiségre, de a közvetlenül mellette lévő mennyiségekre is.

„Minél nagyobb volt a preferált mennyiség, annál kevésbé szelektívek ezek a neuronok” – mondja Andreas Nieder társszerző, a Tübingeni Egyetem állatfiziológusa. A háromra specifikus neuronok például csak erre a mennyiségre reagálva sültek el, míg a nyolcat preferáló neuronok a nyolcra, de a hétre és a kilencre is reagáltak. Ennek eredményeként az emberek több hibát követtek el, amikor nagyobb számú tárgyat próbálnak számszerűsíteni.

Ez arra utal, hogy az agyban két különböző rendszer működik a mennyiségek megállapítására. Nieder ezen eléggé meglepődött, mivel korábban úgy gondolta, hogy csak egy mechanizmus létezik. „Nehezen hittem el, hogy valóban létezik ez a választóvonal. De ezen adatok alapján el kell fogadnom” – mondja. Feigenson egyetért a következtetéssel, az eredmények szerinte kiegészítik azokat a viselkedéskutatásokat, amelyek szerint kétfajta kognitív rendszer segít a tárgyak számának reprezentálásában az agyban.