A számok különleges szerepet töltenek be a modern ember életében. A hőmérsékletre vonatkozó szám segít például eldönteni reggel, hogy milyen ruhát vegyünk fel, de számok teszik lehetővé, hogy az interneten kommunikáljunk a szeretteinkkel vagy épp a munkatársainkkal. A számok nem véletlenül váltak ilyen fontossá napjainkban. Úgy tűnik, hogy az ember természeténél fogva érzékeny a számokra, vagy talán inkább érti a számosságot. A kognitív idegtudomány nagyjából negyed évszázada foglalkozik komolyabban a számosság érzékelésének vizsgálatával, és ez idő alatt számos fontos eredmény látott napvilágot.

Egy dolog számossága a dolog egész számokkal kifejezhető mennyiségére utal. Számossága lehet például egy csoport madárnak, de akár a kifliknek is, amiket a boltban vettünk. A számossággal kapcsolatban megállapítható az az érdekes tény, hogy a feldolgozása automatikusan és meglepő pontossággal megy végbe. Az ember már egy pillantás alapján elég pontosan meg tudja saccolni bizonyos dolgok számosságát.

Ez a tény önmagában elég volt ahhoz, hogy a francia matematikusból lett idegtudós, Stanislas Deheane arra a megállapításra jusson a 90-es években, hogy az ember születésétől fogva fel van vértezve egy képességgel, ami ezt lehetővé teszi. Ezt a képességet Dehaene számérzéknek (number sense) nevezte. Az 1997-ben kiadott, A számérzék (The Number Sense) című könyvében Dehaene azt a gondolatot vetette fel, hogy a számérzék, vagyis a dolgok számosságának gyors és (viszonylag) pontos érzékelése az ember veleszületett képessége, ami az állatvilágban is megfigyelhető.

Dehaene elképzelését a könyve megjelenése óta számos eredmény támasztotta alá. A funkcionális mágneses rezonanciás képalkotásnak (fMRI) köszönhetően, manapság már azt is tudni lehet, hogy az agy mely részei felelősek a számérzékért és számos kapcsolódó jelenség idegrendszeri alapjainak feltárása is megkezdődött. Különböző állatoknál is vizsgálták már a számérzéket és a makákók esetében még arra is fény derült, hogy hasonló agyterületek állnak a hátterében, mint az embernél. Végül pedig elszigetelt kultúrák vizsgálatával azt is sikerült bizonyítani, hogy a számérzék a nyelvtől független, valóban veleszületett képesség az embereknél.

A számérzék és a fali lebeny

Dehaene könyvének megjelenése környékén az fMRI is felbukkant a színen, amely átalakította a humán idegtudományt. A módszerrel lehetővé vált az agyi anyagcsere megváltozásának közel valós idejű követése. Az anyagcsere intenzitásának megváltozása az idegrendszerben elsősorban az idegsejtek aktivitásának megváltozását tükrözi, tehát az fMRI-vel az agytevékenység vizsgálható.

Dehaene és kutatócsoportja 1999-ben publikálta a Science magazin lapjain az első vizsgálatát, amelyben a számérzék idegrendszeri alapját igyekeztek feltárni. Amikor a résztvevők a képalkotó eszközben fekve számoltak, a fali lebenyük egy jól körülhatárolható része aktiválódott. Ezután a résztvevők képeket nézegettek egy kijelzőn a mágneses rezonanciás gépezetben fekve. A képeken vagy számjegyekkel leírt számok, vagy pöttyök voltak láthatók. A kutatók azt találták, hogy a fali (parietális) lebeny egyik barázdájának környékén kialakuló aktivitás azzal volt összefüggésben, hogy mekkora számot reprezentál a bemutatott kép. Minél nagyobb volt a szám, annál nagyobb volt az aktivitás az intraparietális barázda területén.

A terület akkor is aktív volt, ha a résztvevők három pöttyöt néztek, ha a hármas számot nézték, sőt, akkor is ha a “három” szót hallották. A számosság érzékelése tehát amodális, vagyis független attól, hogy milyen érzékszerven keresztül tapasztaljuk meg a számosságot. Az intraparietális barázda aktivációját nem befolyásolja, hogy a számot látja, vagy hallja az ember, az viszont igen, hogy ez a szám mekkora. Hasonló jelenséget figyeltek meg a kutatók akkor is, amikor a résztvevőknek azt a feladatot adták, hogy döntsék el, két bemutatott szám közül melyik a nagyobb. A döntést sokkal gyorsabban hozták meg abban az esetben, amikor a két szám közötti különbség nagyobb volt, és ez az intraparietális barázda aktivitásában is tükröződött.

A számérzék kapcsolatai

Dehaene és munkatársai 1999-es cikkükben még egy kísérlet eredményeit közölték. A feltevésük az volt, hogy amennyiben egy számolási feladat során a verbális emlékezetben tárolt információkhoz kell hozzáférni, akkor inkább a nyelvi képességekkel összefüggő területek aktiválódnak az agyban, míg ha az adott számolási feladat elvégzéséhez a számosság, a nagyságrend érzékelése szükséges, akkor a fali lebeny. A kutatók olyan feladatokat adtak a résztvevőknek, amelyeket az összeadások eredményének felidézésével is meg tudtak oldani (pl. 4+5 = 3 vagy 9?), illetve olyan feladatokat, amikben csak a számok nagyságával kapcsolatos becslések segítenek (4+5 összege a 3-hoz vagy a 8-hoz van közelebb?). A kutatók elvárását megerősítették az eredmények: a verbális emlékezetre támaszkodó számításoknál inkább a homloklebeny területei aktiválódtak, míg a nagyságrendre vonatkozó válaszoknál a fali lebeny aktivitása nőtt meg. Amikor olyan összeadások kiszámítása volt a feladat, amelyeknek a konkrét értékét az emberek túlnyomó többsége biztosan nem tárolja az emlékezetében (pl. 39 + 23 = ?), az intraparietális barázda aktivációja kicsúcsosodott.

Ez a tanulmány vetette fel tehát elsőként a számosság érzékelése és a fali lebeny közötti kapcsolat meglétét, azóta azonban számos további vizsgálat támasztotta alá ezeket az eredményeket. Érdekes módon a fali lebenyhez köthető még a dolgok nagyságának és helyének a meghatározása is. A szakértők szerint ez az anatómiai közelség a magyarázata annak, hogy az emberi elmében a számosság, a nagyság és a térbeliség annyira összefonódnak. Ezt demonstrálja az alábbi ábra is. Nehezebb eldönteni, hogy melyik szám értéke nagyobb, ha a számjegyek nagysága különböző.

A fali lebeny sérülése esetén a számosság érzékelése mellett gyakran szenvednek zavart a kapcsolódó képességek is (előfordulhat például, hogy a beteg elveszti a hét napjainak sorrendjét). A neglekt is a fali lebeny sérülésekor alakul ki, lényege, hogy a beteg nincs tudatában a látótere egy bizonyos részének. Amikor ezeket a személyeket arra kérik, hogy határozzák meg két szám számtani közepét, akkor jellemzően ahhoz a számhoz húznak, amely a látótér kiesésnek megfelelő oldalon van (tehát a bal oldali neglekt esetében a kisebb számhoz).

A számérzék nem a nyugati ember privilégiuma

Dehaene munkatársaival egy az Amazonas-medencében élő indián törzs számérzékét is megvizsgálta. A Mundurukú törzs csak egytől ötig nevezi meg konkrétan a számokat, az ettől nagyobb mennyiségekre vagy azt mondják, hogy “néhány” vagy azt, hogy “sok”. A számokat ráadásul nem használják számolásra, hanem csak mint melléknevek jelennek meg a beszédben. A kutatók olyan kísérletet végeztek a törzs tagjaival, amelyben meg kellett állapítaniuk egy képernyőn látható pontok vagy más objektumok számát. Az indiánok szinte mindig helyesen válaszoltak amíg egy, kettő vagy három pontot láttak a képernyőn. Négy pont esetében már többször tévesztettek, 5-6 pontnál pedig jellemzően a “néhány” kifejezést használták, 10-12 pont esetében pedig a válaszuk az volt, hogy “sok”. Az indiánok tehát nem voltak képesek pontosan meghatározni a négynél több elemből álló halmazok számosságát a nyelvi eszközeik segítségével.

A számérzék azonban elméletileg nem függ a nyelvtől, tehát elvárható, hogy az indiánok nyelvi korlátai ne befolyásolják nagymértékben a számossággal kapcsolatos döntéseket. A következő feladatban két eltérő mennyiségű pontot ábrázoló képről kellett eldönteniük, hogy melyiken van több pont. Az indiánok ezen a feladaton kifogástalanul teljesítettek, még a 80 körüli számok esetében is. Végül azt is megvizsgálták, hogyan birkóznak meg az összeadással a törzs tagjai. A próbák során először két ábrát láttak és el kellett képzelniük, hogy a rajtuk lévő tárgyakat egy kosárba helyezik. Ezután egy harmadik ábrán lévő tárgyak számosságát kellett a kosárban lévő tárgyakéhoz hasonlítani. Az indiánok ezen a feladaton is jól teljesítettek, alig tért el a csoportátlaguk egy fejlett nyugati országból összeszedett minta várható teljesítményétől.

A számosság érzékelése tehát az ember alapvető képessége, amire a nyelvnek sincs meghatározó hatása. A számérzék a fali lebenyhez köthető és szoros kapcsolatban van a nagyság és a tér érzékelésével is. 

Ez a cikkem az Élet és Tudomány 2021/34. számában, az Agyi aktualitások rovatban jelent meg.