Population Encoding für visuelle und auditive Mengen in menschlichen Numerotopiekarten

Wie unser Gehirn „Wie viele“ wahrnimmt, ohne zu zählen

Menschen und viele Tiere können sofort erkennen, ob sich ein, drei oder fünf Objekte vor ihnen befinden, oder wie viele Piepstöne sie gerade gehört haben, ohne sorgfältig zu zählen. Dieses schnelle Gespür für „wie viele“ ist für alltägliche Entscheidungen entscheidend, vom Einschätzen, wie viele Personen sich in einem Raum befinden, bis zur Abschätzung der Anzahl herannahender Autos an einem Zebrastreifen. Die hier beschriebene Studie stellt eine täuschend einfache Frage: Verwendet das Gehirn denselben grundlegenden Code, um Menge aus Sicht und Gehör zu beurteilen, und wenn ja, wie ist dieser Code über die Hirnoberfläche verteilt?

Zahlen sehen und hören

Um diese Frage zu untersuchen, scannten die Forschenden die Gehirne von zwölf Erwachsenen mit einem sehr leistungsstarken 7‑Tesla‑MRT. Im Scanner blickten die Teilnehmenden entweder auf kurze Darstellungen schwarzer Punkte oder hörten kurze Folgen von Piepstönen. In beiden Fällen reichte die Anzahl der Elemente von eins bis fünf. Die Punkte hatten auf dem Bildschirm alle dieselbe Gesamtfläche, und die Piepstöne variierten zufällig in der Tonhöhe, sodass einfache visuelle Helligkeit oder Tonfrequenz Unterschiede im Gehirn nicht erklären konnten. Die Teilnehmenden mussten nur einen Knopf drücken, wenn sich die Punkte farblich änderten oder ein Piepton mit ungewöhnlicher Tonhöhe erschien, wodurch sie aufmerksam blieben, ohne explizit zu zählen.

Verborgene Karten der Menge

Das Team modellierte die Gehirnaktivität mit einem mathematischen Werkzeug, das beschreibt, wie stark jeder winzige Kortexbereich bestimmte Zahlen bevorzugt. Für jeden Bereich schätzten sie eine „Lieblings“‑Menge und wie breit er auf benachbarte Mengen reagiert. Sie fanden heraus, dass die Antworten einer glatten, glockenförmigen Kurve folgten, wenn die Zahlen auf einer logarithmischen Skala dargestellt wurden; das bedeutet, dass Unterschiede zwischen kleinen Zahlen (z. B. eins vs. zwei) als größer behandelt werden als derselbe Schritt bei höheren Zahlen (z. B. vier vs. fünf). In beiden Aufgaben, visuell und auditiv, bevorzugten benachbarte Kortexfelder benachbarte Mengen und bildeten geordnete „Numerotopien“ — ähnlich wie Karten für Sehen und Tasten — in denen das Zahlgefühl über die Hirnoberfläche verteilt ist.

Unterschiedliche Bereiche für Sehen und Hören

Obwohl der Code für Menge über die Sinne hinweg ähnlich war, waren die beteiligten Hirnareale unterschiedlich. Visuelle Mengen wurden in mehreren Regionen im hinteren und oberen Bereich des Gehirns repräsentiert, darunter okzipitale, parietale und frontale Areale. Auditorische Mengen hingegen traten in weniger und deutlich kleineren Karten auf, hauptsächlich in Teilen des Temporallappens, die am Hören beteiligt sind, sowie in prämotorischen Regionen weiter vorne im Gehirn. Keine einzelne Region reagierte im getesteten Bereich stark auf sowohl visuelle als auch auditive Mengen, was darauf hindeutet, dass das Gehirn die Sinnesströme getrennt hält, obwohl es eine gemeinsame Kodierungsstrategie nutzt. Die Forschenden stellten außerdem fest, dass mehr kortikale Oberfläche kleineren Mengen gewidmet ist als größeren, und dass Bereiche, die größere Zahlen bevorzugen, breiter reagieren und über einen größeren Bereich benachbarter Mengen «verschwimmen».

Warum einige Mengen schärfer repräsentiert sind als andere

Die Unterschiede zwischen visuellen und auditiven Karten könnten widerspiegeln, wie leicht wir Zahlen in den jeweiligen Sinnen erfassen können. Kleine Anzahlen von Punkten lassen sich nahezu auf einen Blick erkennen — ein Prozess, der als „Subitizing“ bezeichnet wird — während das bei kurzen Klangfolgen deutlich schwerer fällt. Visuelle Karten waren größer, zeigten stärkere Signaländerungen und hatten engere Tuning‑Kurven, was einer schärferen, präziseren Repräsentation entspricht. Auditorische Karten waren kleiner und zeigten schwächere und breitere Antworten, möglicherweise weil sich Geräusche über die Zeit entfalten, durch Hintergrundgeräusche des Scanners maskiert werden können und kurz im Gedächtnis gehalten werden müssen. In beiden Sinnen widmete die linke Hemisphäre tendenziell mehr Raum der Menge und wies etwas schärferes Tuning als die rechte auf, was frühere Befunde zu visuellen Zahlenkarten auf das Hören erweitert.

Was das für unser Zahlgefühl bedeutet

Insgesamt zeigt diese Arbeit, dass das menschliche Gehirn einen gemeinsamen populationsbasierten Code verwendet, um „wie viele“ über Sehen und Hören darzustellen, diesen Code aber in separaten, modalitiespezifischen Karten implementiert statt in einem einzigen, vollständig gemeinsamen Zentrum. Jede Karte ist so organisiert, dass benachbartes Hirngewebe benachbarte Mengen repräsentiert, wobei kleinere Zahlen mehr Raum einnehmen und präziser kodiert werden als größere. Für Laien lautet die Quintessenz, dass unser müheloses Zahlgefühl von fein strukturierten, sinnesspezifischen Anordnungen im Gehirn getragen wird, die denselben zugrunde liegenden Regeln folgen. Diese Ergebnisse bereiten den Boden für künftige Forschung dazu, wie sich diese Karten bei Kindern entwickeln, wie sie zwischen Individuen variieren und wie das Gehirn visuelle und auditive Mengeninformationen im Alltag kombiniert.

Zitation: Jeong, G., Soch, J., Trampel, R. et al. Population coding for visual and auditory quantity in human numerotopic maps. Commun Biol 9, 383 (2026). https://doi.org/10.1038/s42003-026-09752-2

Schlüsselwörter: Numerosität, multisensorische Wahrnehmung, Gehirnkartierung, Population Encoding, numerische Kognition