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Wie wir Zahlen wahrnehmen: Erkenntnisse aus der Forschung

Forschung zeigt, wie Merkmale unsere Fähigkeit beeinflussen, Zahlen zu schätzen.

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Menschen können schnell und genau einschätzen, wie viele Gegenstände in einer Gruppe sind, ohne sie einzeln zu zählen. Diese Fähigkeit entwickelt sich schon wenige Stunden nach der Geburt und passiert ganz natürlich für jeden, selbst für diejenigen, die nie richtig zählen gelernt haben. Forschungen zeigen, dass sowohl Menschen als auch Tiere spezielle Teile ihres Gehirns haben, die ihnen helfen, die Anzahl der gesehenen Objekte zu erkennen und zu verarbeiten.

Studien an Affen und Krähen haben herausgefunden, dass bestimmte Gehirnzellen speziell auf Zahlen reagieren, was bedeutet, dass sie darauf abgestimmt sind, unterschiedliche Mengen in Gruppen von Objekten zu erkennen. Bei Menschen haben einige Studien untersucht, wie das Gehirn mit fortgeschrittenen Techniken reagiert, aber die meisten Beweise dafür, wie wir Zahlen verstehen, stammen aus Tests, die die Reaktionen von Menschen auf verschiedene Mengen messen.

Wenn wir mit einer bestimmten Anzahl von Objekten konfrontiert werden, kann das unsere Wahrnehmung von Zahlen in einer anschliessenden Aufgabe beeinflussen. Zum Beispiel, wenn eine Person eine grosse Anzahl von Punkten eine Weile anschaut, könnte sie danach eine kleinere Anzahl von Punkten als noch weniger empfinden, als sie tatsächlich ist. Das deutet darauf hin, dass unsere Gehirne Systeme haben, die uns speziell helfen, die Anzahl der Objekte zu analysieren.

Zusätzlich passieren diese Anpassungen in verschiedenen Sinnen, nicht nur im Sehen. Zum Beispiel haben Studien gezeigt, dass, wenn jemand einer Reihe von Klängen zuhört, das auch beeinflussen kann, wie sie die Anzahl der sichtbaren Objekte wahrnehmen. Diese sinnliche Verbindung zeigt, dass unsere Schätzung von Zahlen durch verschiedene Arten von Informationen, die wir erhalten, beeinflusst werden kann.

Die Fähigkeit, zwischen verschiedenen Gruppen zu unterscheiden, ist auch wichtig. Wenn wir zum Beispiel eine Mischung aus reifen und unreifen Früchten sehen, hilft es, diese separat zu kategorisieren. Forschungen haben hervorgehoben, dass Menschen gleichzeitig auf verschiedene Gruppen von Objekten achten können. Das ist ähnlich, wie wir uns verschiedene Farben in einer Menge von Objekten merken können.

Um tiefer zu verstehen, warum wir diese Veränderungen in der Wahrnehmung haben, wenn wir Zahlen sehen, wurde eine Studie mit verschiedenen Experimenten durchgeführt. Das Ziel war herauszufinden, welche Merkmale der Objekte beeinflussen, wie wir uns an neue Zahlen anpassen. Es wurden sechs Experimente durchgeführt, die jeweils unterschiedliche Eigenschaften wie Farbe, Helligkeit und Form von Objekten testeten.

Die Experimente

Experiment 1: Farbe
Im ersten Test wurden den Leuten Arrays mit farbigen Punkten gezeigt. Sie mussten entscheiden, welches der beiden Arrays mehr Punkte hatte. Wenn beide Arrays die gleiche Farbe hatten, neigten die Teilnehmer dazu, die Zahlen ähnlich zu schätzen. Wenn die Farben jedoch unterschiedlich waren, änderten sich die Schätzungen.

Experiment 2: Helligkeit
Das nächste Experiment beinhaltete schwarze und weisse Punkte. Die Teilnehmer mussten erneut die Menge schätzen, wobei einige Punkte schwarz und andere weiss waren. Die Ergebnisse waren ähnlich: Der Anpassungseffekt war stärker, wenn beide Punkte die gleiche Helligkeit hatten.

Experiment 3: Form
Im dritten Experiment wurden verschiedene Formen verwendet. Einige waren rund, andere sahen aus wie Blumen oder Quadrate. Die Ergebnisse zeigten, dass die Menschen die Anzahl der Formen unterschiedlich schätzten, je nachdem, ob die Formen übereinstimmten oder nicht.

Experiment 4: Bewegung
Der vierte Test beinhaltete stationäre und sich bewegende Objekte. Überraschenderweise beeinflusste es nicht, ob die Punkte sich bewegten oder still waren, wie viele Objekte die Leute wahrnahmen. Das deutete darauf hin, dass Bewegung nicht so stark beeinflusst, wie wir die Zahlenanpassung verarbeiten, wie andere Merkmale.

Experiment 5: Buchstaben
Die Teilnehmer im fünften Experiment schauten sich Buchstaben anstatt Punkte an. Sie wurden an einen Buchstaben angepasst und dann mit ähnlichen oder unterschiedlichen Buchstaben getestet. Die Ergebnisse zeigten, dass sogar kleine Änderungen in der Schriftart beeinflussten, wie Zahlen wahrgenommen wurden.

Experiment 6: Gesichter
Das letzte Experiment beinhaltete Gesichter. Die Teilnehmer sahen lächelnde Gesichter und dann traurige oder durcheinandergebrachte Gesichter. Die Studie zeigte, dass sich die Veränderung der Gesichtsausdrücke nicht signifikant auf den Anpassungseffekt auswirkte, was darauf hindeutet, dass spezifische Merkmale weniger wichtig sind, wenn der Gesamtkontext gleich bleibt.

Überblick über die Ergebnisse

Als alle sechs Experimente kombiniert wurden, war klar, dass bestimmte Merkmale beeinflussten, wie Menschen sich an Zahlen schätzten. Veränderungen in Farbe, Helligkeit und Form hatten deutliche Auswirkungen, während Veränderungen in Bewegung und Gesichtsausdrücken nicht das gleiche Mass an Anpassung zeigten.

Die Ergebnisse legen nahe, dass unsere Gehirne Objekte basierend auf ihren Merkmalen kategorisieren und trennen, um die numerische Schätzung zu ermöglichen. Diese Kategorisierung hilft uns, Informationen effizient zu verarbeiten und zu verstehen, was wir in unserer Umgebung sehen.

Implikationen

Diese Erkenntnisse darüber, wie wir Zahlen wahrnehmen, könnten breitere Anwendungen haben. Das Verständnis der Mechanismen hinter unserer Zahlens Wahrnehmung kann helfen, bessere Bildungswerkzeuge für den Mathematik- und Zählunterricht zu entwickeln, besonders für diejenigen, die mit diesen Konzepten kämpfen.

Zudem könnte dieses Wissen dazu beitragen, Technologien zur visuellen Verarbeitung zu verbessern, wie zum Beispiel in virtuellen oder erweiterten Realitätssystemen, wo eine genaue Wahrnehmung von Zahlen entscheidend ist.

Fazit

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass unsere Fähigkeit, Zahlen zu schätzen, nicht nur in uns verankert ist, sondern auch von verschiedenen Merkmalen der Objekte, die wir sehen, beeinflusst wird. Die überprüften Studien zeigen, dass wir robuste Systeme haben, die es uns ermöglichen, diese Zahlen basierend auf spezifischen Eigenschaften zu kategorisieren und zu verarbeiten. Diese Fähigkeit spielt eine wichtige Rolle darin, wie wir mit der Welt um uns herum interagieren und sie verstehen.

Originalquelle

Titel: Feature selective adaptation of numerosity perception

Zusammenfassung: Perceptual adaptation has been used to infer the existence of numerosity detectors, which allow humans to quickly estimate the number of objects in a scene. While adaptation was originally thought to affect numerosity perception regardless of the low-level features of the items, a recent study demonstrated that adaptation is more pronounced when the adapting and adapted (test) stimuli share the same color, compared to when they were colored differently. In this study we explored whether such adaptation reduction depends on a novelty effect induced by changes in stimulus features or whether this effect is observed only when implying an identity change of the stimuli. To this aim, we performed six experiments in which numerosity adaptation was investigated in conditions in which adapting and adapted stimuli were either matched or differed for several low-level (color, luminance, shape, and motion) or high-level (letters identity, face emotions) features. Numerosity adaptation was consistently observed across all conditions, but it was reduced when adaptor and test differed in color, luminance and shape. However, when stimuli differed in their motion profile, a very salient perceptual change that does not imply a change in items identity, adaptation selectivity vanished. Moreover, adaptation selectivity was not observed when items identity was changed by spatial rotations of the same stimulus (letters) or when stimuli were matched for the global configuration (face outline) but differed for the arrangement of local features (mouth, nose, eyes). Interestingly, image dissimilarity between test and adaptor, as quantified by Gabor filters simulating a simplified model of the primary visual cortex, nicely predicted the strength of numerosity adaptation across all conditions. Overall, changes in stimulus identity defined by low-level features, rather than novelty in general, determined the strength of the adaptation effects, provided that the changes were readily noticeable. Our findings suggest that numerosity mechanisms may be able to operate on segregated and categorized visual items in addition to the total quantity of the set, with part of the aftereffects induced by numerosity adaptation occurring after feature-binding.

Autoren: Elisa Castaldi, C. Caponi, P. Grasso, R. Arrighi

Letzte Aktualisierung: 2024-05-16 00:00:00

Sprache: English

Quell-URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.05.16.594539

Quell-PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.05.16.594539.full.pdf

Lizenz: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/

Änderungen: Diese Zusammenfassung wurde mit Unterstützung von AI erstellt und kann Ungenauigkeiten enthalten. Genaue Informationen entnehmen Sie bitte den hier verlinkten Originaldokumenten.

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