La ricerca neurofisiologica indica che gli esseri umani, e persino alcuni animali, possiedono un sistema approssimativo per la stima delle quantità, noto come Approximate Number System (ANS). Questo sistema permette di percepire e confrontare quantità senza bisogno di conteggio esplicito, ed è attivo già nei neonati e in specie non umane come primati, uccelli e pesci. Studi peer-reviewed, come quelli di Nieder (2016) e Piazza et al. (2010), dimostrano che neuroni specifici, chiamati number neurons, si attivano in risposta a quantità numeriche in aree come il solco intraparietale (IPS) e la corteccia prefrontale. Questi neuroni codificano quantità in modo approssimativo, seguendo la legge di Weber, che descrive come la discriminazione tra quantità diventa più difficile all’aumentare della loro grandezza.
Un articolo fondamentale di Nieder e Dehaene (2009) pubblicato su Annual Review of Neuroscience evidenzia che l’IPS, in particolare nell’emisfero destro, è cruciale per l’elaborazione delle quantità numeriche negli esseri umani. Questo suggerisce una predisposizione biologica, poiché tali capacità emergono precocemente nello sviluppo e non richiedono un’istruzione formale. Inoltre, studi di neuroimaging (fMRI), come quelli di Cantlon et al. (2006) su Psychological Science, mostrano che bambini di 4 anni attivano le stesse regioni parietali degli adulti quando confrontano quantità, indicando che questa capacità è innata e precede l’educazione matematica.
Ruolo della corteccia visiva nell’astrazione numerica
La corteccia visiva (aree V1-V4) è principalmente responsabile dell’elaborazione delle informazioni visive, come forma, colore e movimento. Tuttavia, il suo ruolo nell’astrazione numerica è indiretto. La percezione visiva di quantità, come il numero di oggetti in una scena, richiede un’integrazione tra la corteccia visiva e aree associative come l’IPS. Uno studio di Burr e Ross (2008) su Current Biology ha introdotto il concetto di “senso del numero visivo”, suggerendo che la corteccia visiva possa contribuire a una rappresentazione pre-attentiva delle quantità. Questo avviene attraverso meccanismi di raggruppamento visivo (subitizing per piccoli numeri, fino a 4-5 elementi, e stima approssimativa per quantità maggiori), ma la vera astrazione numerica avviene a livelli corticali superiori.
Ad esempio, uno studio peer-reviewed di Harvey et al. (2013) su Science ha utilizzato la fMRI ad alta risoluzione per dimostrare che nella corteccia parietale posteriore (vicino all’IPS) esiste una mappa topografica di sensibilità ai numeri, dove i neuroni rispondono selettivamente a specifiche quantità (ad esempio, 1 vs. 10). Anche se la corteccia visiva fornisce i dati grezzi (ad esempio, il numero di punti in un’immagine), l’astrazione numerica, come il riconoscimento di un numero indipendentemente dalla sua rappresentazione visiva (es. “5” come simbolo, parola o quantità), avviene nell’IPS e nella corteccia prefrontale. Questo processo è supportato da connessioni tra la corteccia visiva e le aree associative, come descritto in uno studio di Piazza et al. (2007) su Neuron, che mostra come l’IPS codifichi numeri in modo astratto, indipendentemente dalla modalità sensoriale (visiva, uditiva o tattile).
La “corteccia matematica” e l’astrazione
La “corteccia matematica” si riferisce principalmente al solco intraparietale (IPS) e, in parte, alla corteccia prefrontale, che sono implicate non solo nella percezione delle quantità, ma anche in operazioni matematiche più complesse. Dehaene e Cohen (2007), nel loro modello della triple-code theory (Psychological Review), propongono che l’IPS ospiti una rappresentazione astratta dei numeri, che permette di collegare simboli (es. cifre arabe), quantità approssimative e parole numeriche. Questa capacità di astrazione è fondamentale per la matematica avanzata, che si basa su una predisposizione biologica ma richiede apprendimento culturale per sviluppare concetti complessi come l’algebra.
Uno studio recente di Amalric e Dehaene (2016) su Proceedings of the National Academy of Sciences ha utilizzato la fMRI per confrontare l’attivazione cerebrale di matematici professionisti e non matematici durante compiti di ragionamento matematico. I risultati mostrano che l’IPS e le aree prefrontali si attivano in modo simile in entrambi i gruppi per compiti numerici di base, ma i matematici mostrano un’attivazione più estesa in queste aree durante ragionamenti astratti, suggerendo che l’astrazione matematica si basi su circuiti innati che vengono potenziati dall’istruzione.
Collegamento tra corteccia visiva e matematica nell’astrazione
La corteccia visiva non ha un “senso per l’astrazione” in sé, ma contribuisce fornendo input sensoriali che le aree associative, come l’IPS, elaborano per creare rappresentazioni astratte. Ad esempio, uno studio di Shum et al. (2013) su Journal of Neuroscience ha mostrato che la corteccia visiva è coinvolta nella percezione di pattern visivi che possono essere usati per stimare quantità, ma l’astrazione numerica (cioè, il passaggio da “5 punti” a “cinque” come concetto) richiede l’integrazione con l’IPS. La corteccia visiva, quindi, è un punto di partenza per l’elaborazione numerica, ma non è direttamente responsabile dell’astrazione.
Nonostante la chiara evidenza di una predisposizione biologica per i numeri, la relazione tra corteccia visiva e astrazione numerica rimane complessa. Studi come quello di Anobile et al. (2016) su Trends in Cognitive Sciences suggeriscono che la percezione numerica visiva può essere influenzata da fattori come la densità degli stimoli o la loro disposizione spaziale, il che indica che la corteccia visiva contribuisce a modulare la precisione dell’ANS. Tuttavia, non esistono prove definitive che la corteccia visiva stessa codifichi concetti astratti.
Inoltre, la variabilità interindividuale nell’ANS e nelle capacità matematiche suggerisce che fattori genetici, ambientali ed educativi interagiscono con queste basi biologiche. Studi futuri, come quelli che utilizzano tecniche di optogenetica o fMRI ad altissima risoluzione, potrebbero chiarire ulteriormente il ruolo delle connessioni tra corteccia visiva e IPS nell’astrazione numerica.
La predisposizione biologica per i numeri è ben documentata da studi neurofisiologici peer-reviewed, con il solco intraparietale (IPS) che gioca un ruolo centrale nella codifica e nell’astrazione numerica. La corteccia visiva contribuisce fornendo input sensoriali per la percezione delle quantità, ma non ha un ruolo diretto nell’astrazione, che avviene principalmente nelle aree parietali e prefrontali. Questa capacità innata forma la base per lo sviluppo della matematica, ma richiede apprendimento culturale per raggiungere livelli complessi. Per approfondimenti, si consigliano articoli come Nieder (2016) su Nature Reviews Neuroscience e Amalric e Dehaene (2016) su PNAS.
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