Der Zahlenstrahl im Kopf

Vom Sinn des Fingerzählens und der Bedeutung des verkörperten Wissens
Foto: Karla Fritze
Foto: Karla Fritze

Ist unser Gehirn ein Computer? Eine Rechenmaschine? Ein Informationsprozessor mit Speicherplatzproblemen? Lange Zeit gingen Neurowissenschaftler davon aus. Neuere Theorien aber besagen, dass alles Wissen in Verbindung mit sensomotorischer Wahrnehmung steht, der Geist also nicht isoliert vom Körper betrachtet werden kann. Auch Martin Fischer, Professor für Kognitionswissenschaften an der Universität Potsdam, vertritt diesen Ansatz des „Verkörperten Wissens“. So erforscht er mit der „Potsdam Embodied Cognition Group“ unter anderem die Bedeutung des Fingerzählens für unser Verständnis von Zahlen.

Alle Kinder tun es, überall auf der Welt: Sie zählen mit den Fingern. Auch wenn sie zu rechnen beginnen, nehmen viele ihre Hände zu Hilfe. Zumindest im Zahlenraum bis zur Zehn. Danach wird es schwieriger. Aber selbst wenn sie mit der Zeit gelernt haben, im Kopf zu addieren, bleiben Zahlen und Finger miteinander „verknüpft“, ein Leben lang. Wer zum Beispiel die Aufgabe erhält, in einem Satz die Silben zu zählen, wird auch als erwachsener Mensch die Worte gedanklich oder laut vor sich hinsprechen und für das Zählen die Finger benutzen. „Das eine sprechen und zugleich etwas anderes zählen, das kann das Gehirn nicht leisten“, erklärt Martin Fischer. „Also lagert es die eine Aufgabe aus.“ Die Kognitionswissenschaftler nennen das auch „Externalisierung der Gedächtnisleistung“.

In einem aktuellen Projekt untersucht Martin Fischer mit der von ihm gegründeten „Potsdam Embodied Cognition Group“, welche Bedeutung das Fingerzählen für die Repräsentation von Zahlen im Gehirn hat. Derzeit werden ausschließlich Erwachsene getestet. Doktorandin Elena Sixtus demonstriert im Labor eine Methode, mit der untersucht werden kann, in welcher Verbindung die Unterscheidungsfähigkeit der Finger mit der Zahlenverarbeitung steht. Dazu umfassen die Probanden zwei Griffe, über die mit sensorischen Reizen abwechselnd einzelne Fingerspitzen stimuliert werden. Während die Testpersonen beispielsweise die dem Finger entsprechende Zahl ansagen müssen, können die Wissenschaftler über den angeschlossenen Rechner die Schnelligkeit und Genauigkeit der Angaben überprüfen: Auf dem Monitor, auf dem zwei gespreizte Hände zu sehen sind, erscheinen an den stimulierten Fingern Markierungen.

Geplant ist, solche Tests auch mit Kindern durchzuführen. Gesichertes Wissen darüber, wie Zahlen im Gehirn repräsentiert, wie sie sinnlich wahrgenommen und räumlich erfahren werden, kann dabei helfen, Rechenschwäche frühzeitig zu erkennen und zu therapieren, Mathebücher zu optimieren oder auch Lerncomputer zu entwickeln. „Wenn Kinder am Rechner mit der Maus den Cursor bewegen, müssen sie zwischen Hand und Bildschirm koordinieren. Das beansprucht viel Denkleistung“, erklärt Martin Fischer. „Bei den rein motorisch zu bedienenden Tablets fällt diese räumliche Transformation weg. Deshalb lernt es sich mit ihnen leichter“, so der Kognitionswissenschaftler.

Auch wenn es sich bei den derzeitigen Studien um Grundlagenforschung handelt, hat Fischer immer auch die spätere Anwendung im Blick. Um Menschen mit Dyskalkulie zu unterstützen, arbeitet er schon jetzt mit dem Potsdamer Zentrum zur Therapie der Rechenschwäche zusammen. Nicht zuletzt können Erkenntnisse des „Verkörperten Wissens“ der neurologischen Rehabilitation dienen. Denn wie stark die räumliche Wahrnehmung das Denken beeinflusst, zeigt sich immer besonders dann, wenn sie durch Krankheit oder Verletzung eingeschränkt ist. Fischer berichtet von Patienten, die nach einem Schlaganfall unter einem sogenannten Halbseiten-Neglect leiden. „Sie ignorieren die linke Seite des Raumes. Zeichnen sie eine Uhr, so sind nur die Ziffern 12 bis 6 zu sehen. Und wenn sie eine Linie mittig teilen sollen, setzen sie den Trennstrich im rechten Drittel …“

Wie aber sind nun die Zahlen im Gehirn repräsentiert? Fischer meint, dass die Menschen einen mentalen Zahlenstrahl ausbilden. Die Addition bewegt sich auf dieser hypothetischen Linie von links nach rechts, die Subtraktion von rechts nach links. Kleine Zahlen werden links verortet, große Zahlen rechts. Ein einfaches Experiment 1 belegt dies eindrucksvoll: Probanden, die im Takt eines Metronoms den Kopf drehen und dabei laut Zahlen zwischen eins und dreißig nennen sollten, ordneten durchschnittlich dem Linksdreh die kleinen und dem Rechtsdreh die großen Zahlen zu. Ob auf dem Lineal, dem Zeitstrahl oder der Tastatur – die Zahlen steigen an, von links nach rechts. „Und auch beim Fingerzählen beginnen wir bevorzugt mit dem linken Daumen, zumindest wir Europäer“, ergänzt Fischer und weist auf die kulturellen Unterschiede hin: „Die Nordamerikaner starten zwar auch links, fangen aber meist mit dem Zeigefinger an. Und während wir von der Faust aus die einzelnen Finger strecken, beginnen viele Asiaten mit der offenen Hand und knicken die Finger nach und nach ein. Die Chinesen können sogar mit einer Hand bis zur Zehn zählen, in dem sie zum Beispiel zwei Finger kreuzen.“

Dass der Zahlenstrahl in unserem Kopf kulturell geprägt ist, zeigt sich am deutlichsten an der Zählweise in arabischen Ländern. „Entsprechend der Lese- und Schreibrichtung von rechts nach links beginnen die Menschen auch rechts zu zählen, und zwar oft mit dem kleinen Finger“, so Fischer. Ob und wie sich die unterschiedlichen Techniken auf das Zahlenverständnis und die Rechenfähigkeiten auswirken, wird noch zu untersuchen sein. Hierfür sammeln die Potsdamer Kognitionswissenschaftler derzeit weltweit Daten – über einen Fingerfragebogen im Internet. Mehr als 3.000 Menschen haben den Fünf-Minuten-Test bereits absolviert. „Wir hätten gern noch mehr Teilnehmer aus Asien. Und auch in den afrikanischen und lateinamerikanischen Ländern ist die Datenlage noch etwas dünn“, sagt Martin Fischer und rührt für das kurze Experiment die Werbetrommel. Wer sich also beteiligen und im Dienst der Kognitionswissenschaften einmal mit den Fingern zählen möchte, kann dies tun unter: www.counting.cognitive-psychology.eu

Der Wissenschaftler

Prof. Dr. Martin Fischer studierte Psychologie an der RWTH Aachen und forschte
anschließend in Amherst/Massachusetts, unter anderem zur Motorik und zur Blicksteuerung beim Lesen. Nach der Promotion arbeitete er an der Ludwig-Maximilians-Universität in München und an der University of Dundee in Schottland. Seit 2011 ist er Professor für Kognitionswissenschaften an der Universität Potsdam.
Kontakt
Universität Potsdam
Department Psychologie
Karl-Liebknecht-Str. 24 – 25
14476 Potsdam OT Golm
martinfuni-potsdamde
www.uni-potsdam.de/pecog

Text: Antje Horn-Conrad, Online gestellt: Agnes Bressa