תובנות חדשות כיצד המוח מעבד את מושג האפס

למרות חשיבותו למתמטיקה, הבסיס הנוירוני של המספר אפס במוח האנושי לא היה ידוע בעבר. חוקרים מבית החולים האוניברסיטאי בון (UKB), מאוניברסיטת בון ומאוניברסיטת טובינגן גילו כעת שתאי עצב בודדים באונה הטמפורלית המדיאלית מזהים אפס כערך מספרי ולא כקטגוריה נפרדת "כלום". התוצאות פורסמו כעת בכתב העת "ביולוגיה נוכחית".

המושג של המספר אפס היה מרכזי בפיתוח מערכות המספרים והמתמטיקה והוא נחשב כאחד ההישגים התרבותיים החשובים ביותר של האנושות. "בניגוד למספרים אחרים כמו אחד, שניים או שלושה, המייצגים כמויות שניתנות לספירה, אפס פירושו היעדר משהו שניתן לספור ובו בזמן יש לו עדיין ערך מספרי", אומר הסופר המתכתב פרופ' פלוריאן מורמן מהמחלקה לאפילפטולוגיה ב-UKB, שהוא גם חבר באזור המחקר הטרנס-תחומי (TRA) "חיים ובריאות" באוניברסיטת בון. בניגוד למספרים טבעיים חיוביים, המושג של המספר אפס הופיע רק מאוחר בהיסטוריה האנושית במהלך אלפיים השנים האחרונות. זה בא לידי ביטוי גם בהתפתחות הילדות, מכיוון שילדים מסוגלים בדרך כלל להבין את המושג אפס וכללי חשבון נלווים רק בסביבות גיל שש.

נוירונים מסמנים את המספר אפס

כיצד מושג זה מיוצג על ידי תאי עצב במוח האנושי טרם נחקר. החוקרים מבון איחדו כעת כוחות עם נוירוביולוגים מאוניברסיטת טובינגן כדי לרדת לעומקה של השאלה הזו. לשם כך, הם הראו לחולים נוירוכירורגים, שמיקרו-אלקטרודות דקות שערות הוכנסו לאונות הטמפורליות שלהם ב-UKB כהכנה לניתוח, ערכים מספריים מאפס עד תשעה. הערכים המספריים הוצגו כמספרים בערבית מחד וכקבוצות של נקודות מאידך – כולל קבוצה ריקה.

בינתיים, הצלחנו למדוד את הפעילות של תאי עצב בודדים ולמעשה מצאנו נוירונים שסימנו אפס. נוירונים כאלה הגיבו למספר הערבי אפס או לקבוצה הריקה, אבל לא לשניהם".

אסתר קוטר, המחברת הראשונה של המחקר

מספר אפס הוא ערך מספרי לנוירונים

בשני המקרים, הייתה אפקט מרחק מספרי שבו נוירונים הגיבו חלש יותר, אך ניתן למדידה, גם למספר אחד השכן. "אז ברמה הנוירונית, המושג אפס אינו מקודד כקטגוריה נפרדת "כלום", אלא כערך מספרי המשולב עם ערכים מספריים אחרים הניתנים לספירה בקצה התחתון של קו המספרים", אומר פרופ' ד"ר אנדראס. נידר מהמכון לנוירוביולוגיה באוניברסיטת טובינגן, ופרופ' מורמן מוסיפים: "למרות האינטגרציה הזו, הסט הריק מקודד בצורה שונה ממספרים אחרים ברמת אוכלוסיית העצבים, במיוחד במקרה של קבוצות נקודות. זה יכול להסביר מדוע הזיהוי של הסט הריק לוקח יותר זמן ברמת ההתנהגות מאשר במספרים קטנים אחרים." עם זאת, לגבי ספרות ערביות, השפעה זו לא נמצאה ברמה העצבית או ההתנהגותית. מכאן מכירים החוקרים בחשיבותם של ייצוגים סמליים, למשל באמצעות ספרות ערביות, לשילוב המספר אפס על קו המספרים במוח האנושי.