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Befindet sich die Begabung für Mathe etwa im Gehirn?

Unterscheidet bzw. unterschied sich das Gehirn von Albert Einstein, Alan Turing oder Cédric Villani und anderen brillanten Mathematikern von unserem? A priori nicht. Sie gebrauch(t)en es jedoch nicht auf die gleiche Weise wie wir. Eine kürzliche Studie hat ergeben, dass die Experten in Mathematik spezielle Hirnregionen aktivieren, die bei „Neulingen“ inaktiv bleiben. Wie funktioniert denn nun das Gehirn der großen Mathematiker?

Selbst heute wird der Ursprung der Begabung des Menschen für mathematische Fähigkeiten noch debattiert. Manche Theorien vermuten, dass diese auf alten Regelkreisen im Gehirn beruhen (die ursprünglich für räumliches Denken und Zahlenverständnis zuständig waren), andere hingegen denken eher in die Richtung der Sprachverarbeitung. Um den Ursprung (höherer) mathematischer Fähigkeiten und der ihnen zugrunde liegenden Gehirnsysteme zuzuordnen, haben M. Amalric und S. Dehaene, Forscher im Bereich des kognitiven Neuroimaging an der Forschungseinheit des Inserm-CEA (Frankreich), mittels funktioneller MRT die Gehirnaktivität von 15 Spezialisten in Mathematik (männlich und weiblich, mit einem Durchschnittsalter von 29 Jahren) und die von 15 Vergleichspersonen mit ähnlichem Bildungsniveau (aber ohne mathematische Spezialisierung) aufgezeichnet. Die Teilnehmer sollten Aussagen beurteilen. Konkret handelte es sich darum, sich 72 komplizierte mathematische Vorschläge (gleichermaßen verteilt auf Algebra, Analyse, Geometrie und Topologie) und 18 komplexe, nicht mathematische Aussagen (in den meisten Fällen historischer Art) anzuhören. Sie hatten jeweils 4 Sekunden, um für jede Aussage zu entscheiden, ob sie wahr, falsch oder nichtssagend ist. Beispiele komplexer Sätze: „Jede kompakte konvexe Menge eines euklidischen Raums ist der Schnittpunkt einer Familie geschlossener Kugeln.“ (mathematisch) oder „Zur Zeit der Antike, in Griechenland, wurde ein Bürger, der seine Schulden nicht zahlte, zum Sklaven.“(nicht mathematisch).

Die Ergebnisse dieser Studie zeigen, dass die mit der Sprache und deren Verständnis assoziierten Regionen im Gehirn aktiviert wurden, wenn die Teilnehmer über nicht mathematische Aussagen nachdachten. Und dass weiterhin alle Teilnehmer zwei Drittel der Sätze korrekt beurteilten. Wenn es sich darum handelte, mathematische Aussagen zu analysieren, haben die Forscher jedoch festgestellt, dass die mit Zahlen, Rechnen und räumlicher Darstellung assoziierten Gehirnregionen nur bei den Berufsmathematikern aktiviert wurden. Sie beurteilten jeweils 65 % der Aussagen korrekt, während es bei der Vergleichsgruppe nur 37 % waren. Das beweist uns, dass das mathematische Denken auf hohem Niveau auf mehreren Gehirnbereichen zusammen beruht und dass sich diese nicht mit den Regionen der linken Hirnhälfte, die klassischerweise im Bereich der Sprachverarbeitung beteiligt sind, überlappen. Alle getesteten mathematischen Bereiche aktivieren ein bilaterales Netz, das den präfrontalen Kortex, die intraparietalen Furchen sowie die unteren temporalen Bereiche einschließt.

Umso interessanter ist es festzustellen, dass frühere Studien gezeigt haben, dass diese (nicht linguistischen) Bereiche aktiv sind, wenn wir eine einfache Rechenaufgabe lösen (sogar schon ab 5–6 Jahren). Laut M. Amalric zeigen die Ergebnisse, dass „das mathematische Denken auf höherer Ebene die mit alten Kenntnissen der Zahlen und des Raumes assoziierten Gehirnbereiche wiederverwertet .“ Das könnte auch erklären, warum diese Grundkenntnisse (bzw. die mathematische Begabung, die wir eigentlich alle schon in uns haben) im frühen Kindesalter einen zukünftigen Erfolg in „Mathe“ voraussagen können. Allerdings ist diese Verbindung zwischen dem „Sinn für Zahlen“ und mathematischen Kompetenzen auf höherem Niveau noch nicht geklärt.
Quelle: M. Amalric et S. Dehaene, Origins of the brain networks for advanced mathematics in expert mathematicians, PNAS, 11-04-2016.

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