براساس مطالعه‌ای جدید، مغز انسان دو روش مجزا برای پردازش تعداد دارد: سیستمی برای مقادیر چهار یا کمتر و سیستم دیگری برای مقادیر پنج و بالاتر.

دانشمندان مدت‌ها است می‌دانند وقتی از افراد خواسته می‌شود مقادیر بالاتر یا پایین‌تر از این آستانه را سریع تشخیص دهند، آن‌ها به‌طرز متفاوتی واکنش نشان می‌دهند، اما مشخص نبوده است که این امر واقعا شاهدی از وجود دو مکانیسم عصبی متمایز است یا خیر.

انسان‌ها معمولا تعداد چهار یا کمتر را می‌توانند در نگاه اول و بدون شمارش تشخیص دهند و تقریبا همیشه درست می‌گویند. این توانایی به برآورد آنی بصری (subitizing) معروف است. رواشناسان این اصطلاح را قرن گذشته ابداع کردند و با شمارش (counting) و تخمین (estimating) فرق دارد. این اصطلاح به این موضوع اشاره دارد که هنگام نگاه کردن به چند شیء، بدون نیاز به شمارش یا حدس زدن، می‌توانید فورا تعداد آن‌ها را تشخیص دهید.

درحالی‌که به راحتی می‌توانیم مقادیر تا چهار را تشخیص دهیم، وقتی به پنج یا بیشتر می‌رسیم، این توانایی ناپدید می‌شود. برای مثال، اگر از ما خواسته شود فورا تعداد مجموعه‌ای متشکل از هفت سیب را مشخص کنیم، معمولا تردید می‌کنیم و تخمین میزنیم و کمی بیشتر طول می‌کشد تا پاسخ دهیم. بااین‌حال پاسخ‌های ما از دقت کمتری برخوردار است.

از آنجایی که مهارت تشخیص فوری ما به‌طور ناگهانی برای مقادیر بالاتر از چهار محو می‌شود، برخی از پژوهشگران به این موضوع فکر کرده‌اند که آیا ممکن است مغز از دو روش پردازش جداگانه برای مقادیر کمتر و بیشتر استفاده کند. شاید هم این طور باشد که مغز ما همیشه از روش تخمین استفاده کند، اما میزان خطا برای اعداد کوچک‌تر آنقدر پایین باشد که متوجه آن نشویم.

پژوهش‌های گذشته نشان داده بود مغز انسان دارای نورون‌هایی است که مسئول هریک از اعداد هستند و نورون‌های خاصی در پاسخ به مقادیر مشخص شلیک می‌شوند.

برخی از نورون‌ها عمدتا زمانی شلیک می‌شوند که فرد دو عدد از یک چیز را می‌بیند (مثلا دو سیب)، درحالی‌که برخی دیگر وقتی شلیک می‌شوند که تعداد متفاوتی را می‌بینند. بااین‌حال، بسیاری از این نورون‌ها در پاسخ به تعداد کمی بیشتر یا کمی کمتر هم شلیک می‌شوند؛ هرچند واکنش آن‌ها برای مقادیر دورتر از عدد اصلی آن‌ها ضعیف‌تر می‌شود.

پژوهشگران در مطالعات گذشته خود نشان داده‌اند که «اثر فاصله عددی» در میمون‌ها نیز رخ می‌دهد. اگرچه، در انسان‌ها معمولا فقط زمانی اتفاق می‌افتد که ما پنج یا تعداد بیشتر را ببینیم که به تفاوت‌های ناشناخته در نحوه شناسایی اعداد کوچک‌تر توسط مغز ما اشاره دارد.

نویسندگان مقاله می‌گویند به‌نظر می‌رسد مکانیسم اضافه‌ای برای اعداد کمتر از ۵ وجود دارد که موجب عملکرد دقیق‌تر این نورون‌ها می‌شود.

نورون‌های مسئول اعداد کمتر ممکن است نورون‌های مسئول اعداد نزدیک را مهار و بنابراین، هرگونه سیگنال مختلط درمورد کمیت موردنظر را محدود کنند. برای مثال، وقتی نورون مخصوص تعداد ۳ شلیک می‌شود، نورون‌هایی را که معمولا در پاسخ به ۲ یا ۴ شلیک می‌شوند، نیز مهار می‌کند. نورون‌های مسئول تعداد ۵ و بیشتر از آن، ظاهرا فاقد این مکانیسم هستند.

پژوهشگران ۱۷ بیمار را در بیمارستان دانشگاه بن انتخاب کردند که برای جراحی مغز به منظور درمان صرع آماده می‌شدند. به‌عنوان بخشی از رویه درمانی، میکروالکترودهایی در لوب گیجگاهی بیماران گذاشته شده بود. پژوهشگران از الکترودها برای اندازه‌گیری واکنش سلول‌های عصبی جداگانه به محرک‌های بصری استفاده کردند.

افراد مورد مطالعه به صفحه کامپیوتری نگاه می‌کردند که تعداد متفاوتی از نقطه‌ها را به مدت نیم ثانیه نشان می‌داد. پس از آن، پژوهشگران از افراد تحت آزمایش می‌پرسیدند تعداد نقطه‌هایی که دیدند، زوج بود یا فرد؟

وقتی تعداد نقطه‌ها تا چهار عدد بود، آزمودنی‌ها سریع و دقیق پاسخ می‌دادند و عملا خطایی در کار نبود. اما وقتی تعداد نقطه ها به ۵ مورد و بیشتر رسید، هم خطا و هم زمان پاسخگویی زیادتر شد.

به‌گفته‌ی دانشمندان، پژوهش آن‌ها سرنخ‌های جدیدی را درمورد مکانیک مغز انسان ارائه می‌دهد و جزئیات مهمی را درمورد نحوه پردازش اعداد توسط مغز آشکار می‌کند. چنین پژوهش‌هایی می‌تواند درک ما را از اختلالاتی مانند اختلال یادگیری ریاضی (دیسکلکولیا) نیز افزایش دهد.