Enigma del conteggio – Le cellule nervose rilevano meglio piccole quantità di cose rispetto a grandi quantità
La percezione umana dei numeri: due meccanismi distinti nel cervello
Recenti studi condotti presso l’Università di Tübingen, l’Università di Bonn e l’Ospedale Universitario di Bonn hanno rivelato che il cervello umano elabora in modo diverso piccoli e grandi numeri. Queste scoperte, pubblicate sulla rivista Nature Human Behaviour , potrebbero aprire nuove prospettive sulla comprensione della discalculia, un disturbo dello sviluppo associato a una scarsa comprensione dei numeri.
• La percezione umana dei numeri: due meccanismi distinti nel cervello
• Due modi distinti di elaborare i numeri
• Due meccanismi di elaborazione nel cervello
• Neuroni selettivi per piccoli numeri
• Il “numerical distance effect”
• Osservazione delle singole cellule cerebrali al lavoro
• Il ruolo degli elettrodi ultrafini
• Il ruolo dei partecipanti allo studio
Due modi distinti di elaborare i numeri
Quando ci viene presentato un gruppo di due a quattro elementi, come mele, siamo in grado di determinare rapidamente il loro numero. Tuttavia, con cinque o più elementi, il nostro tempo di riconoscimento aumenta e spesso calcoliamo erroneamente. Questo fenomeno, noto come “ subitizing “, ci permette di riconoscere rapidamente e correttamente piccoli numeri di elementi. Tuttavia, questo metodo cambia improvvisamente quando ci sono cinque elementi o più: abbiamo bisogno di più tempo per rispondere e le nostre risposte diventano sempre più imprecise.
Due meccanismi di elaborazione nel cervello
Alcuni ricercatori hanno ipotizzato l’esistenza di due diversi metodi di elaborazione nel cervello: uno preciso per piccoli numeri e un meccanismo di stima per numeri più grandi. “Tuttavia, questa idea è stata contestata fino ad ora”, spiega il Prof. Florian Mormann del Dipartimento di Epileptologia dell’Ospedale Universitario di Bonn. “Potrebbe anche essere che il nostro cervello faccia sempre una stima, ma gli errori per piccoli numeri sono così bassi che passano inosservati”.
Neuroni selettivi per piccoli numeri
La selettività dei neuroni
La recente ricerca indica che elaboriamo effettivamente piccoli e grandi numeri in modo diverso. Alcuni neuroni, ad esempio, si attivano principalmente per due elementi, altri per quattro elementi, e altri ancora per sette elementi. “Tuttavia, i neuroni si attivano anche in risposta a lievi variazioni nel numero”, spiega il Prof. Andreas Nieder dell’Università di Tübingen. “Un neurone per un numero di ‘sette’ elementi si attiva quindi anche per sei e otto elementi, ma più debolmente. La stessa cellula è ancora attivata, ma ancora meno, per cinque o nove elementi”.
Il “numerical distance effect”
Questo fenomeno, noto come “ numerical distance effect “, è stato dimostrato da Nieder in esperimenti su scimmie. Interessantemente, questo effetto sembra verificarsi solo negli esseri umani per numeri più alti. “Sembra esserci un meccanismo aggiuntivo per numeri di circa meno di cinque elementi che rende questi neuroni più precisi”, afferma il neurobiologo.
Osservazione delle singole cellule cerebrali al lavoro
Il ruolo degli elettrodi ultrafini
Una caratteristica speciale dell’Ospedale Universitario di Bonn ha beneficiato i ricercatori nel loro studio: il Dipartimento di Epileptologia dell’ospedale si specializza in chirurgia cerebrale. I medici cercano di trattare l’epilessia rimuovendo il tessuto nervoso malato attraverso interventi chirurgici. Per identificare la posizione del focus epilettogeno, a volte inseriscono prima elettrodi nel cervello del paziente.
Il ruolo dei partecipanti allo studio
Diciassette pazienti hanno partecipato all’ultimo studio. In preparazione per le loro operazioni, microelettrodi fini come un capello umano sono stati inseriti nel lobo temporale. “Siamo stati in grado di utilizzarli per misurare la reazione delle singole cellule nervose a stimoli visivi”, spiega Esther Kutter, che ha condotto una grande parte degli esperimenti per il suo dottorato nel gruppo di ricerca guidato dal Prof. Mormann.