Malgré son importance pour les mathématiques, la base neuronale du nombre zéro dans le cerveau humain était jusqu'à présent inconnue. Des chercheurs de l'hôpital universitaire de Bonn (UKB), de l'université de Bonn et de l'université de Tübingen ont maintenant découvert que les cellules nerveuses individuelles du lobe temporal médian reconnaissent le zéro comme une valeur numérique et non comme une catégorie distincte « rien ». Les résultats ont été publiés dans la revue «Biologie actuelle« .
Le concept du nombre zéro a joué un rôle central dans le développement des systèmes numériques et des mathématiques et est largement considéré comme l'une des plus importantes réalisations culturelles de l'humanité. « Contrairement à d'autres nombres comme un, deux ou trois, qui représentent des quantités dénombrables, zéro signifie l'absence de quelque chose de dénombrable et a en même temps une valeur numérique », explique le professeur Florian Mormann, co-auteur de l'étude, du département d'épileptologie de l'UKB, qui est également membre du domaine de recherche transdisciplinaire (TRA) « Vie et santé » de l'université de Bonn. Contrairement aux nombres naturels positifs, le concept du nombre zéro n'est apparu que tardivement dans l'histoire de l'humanité, au cours des deux derniers millénaires. Cela se reflète également dans le développement de l'enfant, car les enfants ne sont généralement capables de comprendre le concept de zéro et les règles arithmétiques associées qu'à l'âge de six ans environ.
Les neurones signalent le nombre zéro
Jusqu'à présent, on n'avait pas encore étudié comment ce concept était représenté par les cellules nerveuses du cerveau humain. Les chercheurs de Bonn se sont associés à des neurobiologistes de l'université de Tübingen pour tenter de comprendre cette question. Pour ce faire, ils ont montré à des patients neurochirurgicaux, qui avaient subi des microélectrodes fines comme des cheveux dans leurs lobes temporaux à l'UKB en vue d'une intervention chirurgicale, des valeurs numériques allant de zéro à neuf. Les valeurs numériques étaient représentées sous forme de chiffres arabes d'une part et sous forme de séries de points d'autre part, dont une série vide.
Entre-temps, nous avons pu mesurer l'activité de cellules nerveuses individuelles et avons effectivement trouvé des neurones qui signalaient zéro. Ces neurones répondaient soit au chiffre arabe zéro, soit à l'ensemble vide, mais pas aux deux.
Esther Kutter, première auteure de l'étude
Le nombre zéro est une valeur numérique pour les neurones
Dans les deux cas, il y a eu un effet de distance numérique dans lequel les neurones ont réagi plus faiblement, mais de manière mesurable, également au nombre un voisin. « Au niveau neuronal, le concept de zéro n'est donc pas codé comme une catégorie distincte « rien », mais comme une valeur numérique intégrée à d'autres valeurs numériques dénombrables à l'extrémité inférieure de la ligne numérique », explique le professeur Andreas Nieder de l'Institut de neurobiologie de l'Université de Tübingen, et le professeur Mormann ajoute : « Malgré cette intégration, l'ensemble vide est codé différemment des autres nombres au niveau de la population neuronale, en particulier dans le cas des ensembles de points. Cela pourrait expliquer pourquoi la reconnaissance de l'ensemble vide prend également plus de temps au niveau comportemental que pour d'autres petits nombres. » Pour les chiffres arabes, en revanche, cet effet n'a été constaté ni au niveau neuronal ni au niveau comportemental. Les chercheurs en déduisent l'importance des représentations symboliques, par exemple par les chiffres arabes, pour l'intégration du nombre zéro sur la ligne numérique dans le cerveau humain.
