Con la participación de pacientes neuroquirúrgicos, científicos alemanes concluyen en un innovador trabajo que han desvelado la base neuronal del concepto matemático del número cero, en el cerebro humano. Los niños normalmente solo son capaces de comprender el concepto de cero y las reglas aritméticas asociadas a él alrededor de los seis años.
En el estudio que difunde Current Biology, los autores investigaron una serie de representaciones cero a través de registros de neuronas individuales en el lóbulo temporal medial (LTM) de pacientes neuroquirúrgicos voluntarios.
Hacen hincapié al inicio de su trabajo en que, a pesar de su importancia para las matemáticas, hasta ahora se desconocía la base neuronal del número cero en el cerebro humano.
El hallazgo que protagoniza este equipo interdisciplinar de científicos del hospital universitario de Bonn (UKB) y de las universidades de Bonn y Tubinga es que las células nerviosas individuales del lóbulo temporal medial reconocen el cero como un valor numérico y no como una categoría separada, la nada.
Explican que llevaron a cabo registros de neuronas individuales en pacientes neuroquirúrgicos mientras realizaban juicios que involucraban representaciones de números no simbólicos (numerosidad de punto), incluido el conjunto vacío, y números simbólicos (números arábigos), incluido el numeral cero.
“Las neuronas -añaden- mostraron capacidad de respuesta al conjunto vacío o al numeral cero, pero no a ambos. La actividad neuronal al cero en formatos no simbólicos y simbólicos exhibió un efecto de distancia numérica, lo que indica que las representaciones del cero se integran junto con numerosidades contables y números enteros positivos en el extremo inferior de la línea numérica. Existía un límite en la codificación neuronal, entre el conjunto vacío no simbólico y las numerosidades pequeñas, que se correlacionaba con la dificultad relativa para discriminar la numerosidad cero conductualmente”.
Por el contrario, este equipo no encontró tal límite para la actividad simbólica del cero, “lo que sugiere que las representaciones simbólicas integran el cero con otros numerales a lo largo de la línea numérica, conciliando su papel atípico. El estatus del cero como cantidad numérica no simbólica especial se refleja en la actividad de las neuronas, que parece servir como andamiaje para representaciones más avanzadas del cero como número simbólico”.
En opinión del profesor Florian Mormann, del departamento de Epileptología del UKB y coautor del estudio, “a diferencia de otros números como el uno, el dos o el tres, que representan cantidades contables, el cero significa la ausencia de algo contable y al mismo tiempo sigue teniendo un valor numérico«.
A diferencia de los números naturales positivos, el concepto del número cero solo surgió en una etapa tardía de la historia de la humanidad, en los últimos dos milenios. Esto también se refleja en el desarrollo infantil, ya que los niños normalmente solo son capaces de comprender el concepto de cero y las reglas aritméticas asociadas a él alrededor de los seis años.
Hasta ahora no se había estudiado cómo se representa este concepto en las células nerviosas del cerebro humano. Los investigadores de Bonn, junto con neurobiólogos de Tubinga, trabajaron conjuntamente para llegar a la solución de este problema. Para ello, mostraron a pacientes neuroquirúrgicos a los que se les habían insertado microelectrodos del grosor de un cabello en los lóbulos temporales, como preparación para la operación en el UKB, valores numéricos del cero al nueve.
Los valores numéricos se mostraban en forma de números arábigos por un lado y en forma de conjuntos de puntos por el otro, incluido un conjunto vacío. “Mientras tanto, pudimos medir la actividad de células nerviosas individuales y, de hecho, encontramos neuronas que señalaban el cero. Estas neuronas respondían al número arábigo cero o al conjunto vacío, pero no a ambos”, subraya Esther Kutter, miembro del equipo.
En ambos casos se produjo un efecto de distancia numérica, en el que las neuronas reaccionaron de forma más débil, pero mensurable, también al número vecino uno. “Por tanto, a nivel neuronal, el concepto de cero no se codifica como una categoría separada, nada, sino como un valor numérico integrado con otros valores numéricos contables en el extremo inferior de la recta numérica”, explica el profesor Andreas Nieder, del Instituto de Neurobiología de la Universidad de Tubinga.
Por su parte, el profesor Mormann matiza que, “a pesar de esta integración, el conjunto vacío se codifica de forma diferente a otros números a nivel de población neuronal, especialmente en el caso de los conjuntos de puntos. Esto podría explicar por qué el reconocimiento del conjunto vacío también tarda más tiempo a nivel conductual que para otros números pequeños”.
Sin embargo, en el caso de los números arábigos, este efecto no se detectó ni a nivel neuronal ni a nivel conductual. A partir de esto, los investigadores reconocen la importancia de las representaciones simbólicas; por ejemplo, a través de los números arábigos, para la integración del número cero en la recta numérica en el cerebro humano.