Neue Studie: Paviane und Makaken nutzen geometrische Intuitionen wie Vorschulkinder

Eine neue Studie zeigt, dass Paviane und Makaken Formen nach denselben geometrischen Intuitionen zuordnen wie menschliche Vorschulkinder. In der anspruchsvollsten Variante der Aufgabe stützten sich die Affen sogar stärker als die Kinder auf abstrakte Formeigenschaften.

Damit gerät eine häufig zitierte These ins Wanken, wonach nur Menschen Formen symbolisch kodieren. Gleichzeitig verschiebt sich der Blick auf den Unterricht: Kinder kommen offenbar bereits mit einem groben Gefühl für Winkel, Symmetrie und parallele Linien in die Klasse.

Die Affen hinter der Studie

An dem Versuch nahmen acht erwachsene Affen teil. Vier davon waren Rhesusmakaken, die an der Carnegie Mellon University (CMU) gehalten wurden; die anderen vier waren Olivenpaviane, die in einem Zoo in Rochester, New York, in einer Gruppe von zehn Tieren lebten.

Die Paviane machten freiwillig mit. In ihrem Gehege steht ein Touchscreen-Kiosk namens Primate Portal – die Tiere können jederzeit hingehen und eine Sitzung starten oder das Angebot an dem Tag einfach ignorieren.

Die Experimente stammen aus dem Labor von Jessica Cantlon, einer kognitiven Neurowissenschaftlerin an der CMU. Seit rund zwei Jahrzehnten lässt sie Affen und kleine Kinder dieselben Zahlen- und Formrätsel bearbeiten.

Geometrische Intuitionen testen

Die Aufgabe war so gestaltet, dass typische Abkürzungen nicht funktionieren. Oben auf dem Bildschirm erschien eine Beispiel-Form, darunter zwei Auswahlformen; berührt werden sollte die passende. Die beiden Auswahlformen hatten nur die halbe Fläche der Vorlage – ein Abgleich über die Anzahl der Pixel konnte also nicht zum Ziel führen.

Cantlon erklärte: „Das mag leicht wirken, ist aber tatsächlich ziemlich schwierig, weil es keine markanten Merkmale zwischen den Objekten gibt, keine großen Unterschiede bei Farbe, Größe oder Form.“

Niemand bekam die Regel vorab erklärt. Den menschlichen Teilnehmenden wurde lediglich gesagt, sie sollten das Zuordnungsspiel ausprobieren und durch Versuch und Irrtum herausfinden, wie es funktioniert. Bei einer richtigen Antwort ertönte ein Signalton. Die Affen erhielten ein Cerealien-Pellet, die Kinder bekamen einen Sticker.

Zu Beginn lagen die Affen auf Zufallsniveau. Keines der Tiere hatte zuvor mit geometrischen Bildern gearbeitet; am Ende erreichten jedoch alle die Schwelle von 70 Prozent Genauigkeit, die das Team schon vor dem Start als Kriterium festgelegt hatte.

Jialin Li, Doktorand an der CMU und Erstautor der Studie, sagte: „Einer der Paviane, Kalamata, war der fleißigste Affe, den ich je gesehen habe.“

Wie das Gehirn Formen beschreibt

Ungewöhnlich an der Auswertung war der Ansatz: Das Team verglich nicht einfach Trefferquoten, sondern prüfte für jede einzelne Person und jeden einzelnen Durchgang, welche interne „Beschreibung“ einer Form die getroffene Wahl am besten vorhersagt.

Drei Kandidaten gingen in das Modell ein. Erstens ein niedrigstufiger visueller Code – also Kanten- und Kontrastinformationen, wie sie sehr früh im visuellen Kortex extrahiert werden. Zweitens ein hochstufiger Code aus späteren Verarbeitungsstufen, in denen das Gehirn ganze Formen als Gestalten repräsentiert.

Drittens gab es eine symbolische Beschreibung: Eine Form wird dabei zu einer Art Checkliste euklidischer Eigenschaften, etwa gleiche Seiten, gleiche Winkel, parallele Seiten, rechte Winkel und Symmetrie. Genau diese Darstellung galt bislang als exklusiv menschlich.

Das Ergebnis war klar verteilt: Der niedrigstufige Code erklärte in keiner Gruppe nennenswert viel. Der hochstufige Code erklärte in allen Gruppen sehr viel. Und die symbolische Checkliste tauchte auch bei den Affen auf – schwächer als bei Erwachsenen, aber deutlich überlappend mit den Vorschulkindern.

Auf Nachfrage von Earth.com, was dieses Muster über menschliche Kognition aussage, antwortete Cantlon: „Diese Arbeit zeigt uns, dass der menschliche Geist nicht radikal anders ist als die Geister anderer Primaten, besonders früh in der Entwicklung.“

Die eingeführte Rotation als Wendepunkt

Anschließend erschwerten die Forschenden die Aufgabe gezielt durch eine Drehung. In einer Bedingung wurden die beiden Auswahlformen um 20 Grad gekippt – eine im Uhrzeigersinn, eine gegen den Uhrzeigersinn –, während die Vorlage aufrecht blieb.

Eigentlich hätte Rotation den Affen stark schaden müssen, denn gerade orientierungsunabhängige Formerkennung gilt als ihre Schwachstelle. Stattdessen nahm ihre Abstützung auf die symbolische Beschreibung ungefähr um das Dreifache zu; bei gedrehten Formen lag sie sogar über dem, was Vorschulkinder bei nicht gedrehten Formen zeigten.

Damit wird die traditionelle Deutung problematisch. Die fünf Eigenschaften der Checkliste – parallele Seiten, rechte Winkel und die übrigen – verändern sich durch eine Drehung nicht. Sie sind per Definition rotationsinvariant.

Folglich kann jedes Tier, das ein gekipptes Quadrat als dasselbe Objekt wie ein aufrechtes erkennt, in solchen Daten „symbolisch“ wirken, auch wenn dabei gar nichts Regelhaftes passiert. Vor dieser Studie hatte das niemand sauber voneinander getrennt.

Das Team entwickelte daher eine Variante des hochstufigen visuellen Modells, das jede Form zunächst wieder in eine Standardausrichtung zurückdreht. Obwohl dieses Modell keinerlei symbolischen Inhalt enthält, liefen seine Vorhersagen den symbolischen Modellen sehr ähnlich: Über alle Gruppen hinweg lag die Korrelation bei etwa 0,7.

Warum eine frühere Studie das übersehen hat

Die verbreitete Behauptung geht auf ein Experiment aus dem Jahr 2021 zurück. Dort sollten Versuchspersonen aus sechs Vierecken jeweils die „ungewöhnliche“ Form auswählen. Menschen aller Altersstufen und Kulturen fanden die Aufgabe leichter, wenn die abweichende Form eine regelmäßige war. Bei Pavianen zeigte sich dieser Vorteil nicht – was als Beleg für eine menschliche Sonderstellung interpretiert wurde.

Cantlons Team nahm genau diesen Datensatz noch einmal und legte ihn neben die eigenen Ergebnisse – allerdings nicht auf Ebene von Gruppenmitteln, sondern pro Person und pro Durchgang. Gerade das Mittelwertbild hatte die Überschneidung verdeckt.

Jede Person wurde danach eingeordnet, wie stark sie sich auf hochstufige und auf symbolische Beschreibungen stützte. Der Cluster der Affen lag zu großen Teilen innerhalb der menschlichen Cluster. Die Überlappung betrug 38% zwischen Affen und Vorschulkindern sowie 42% zwischen Vorschulkindern und Erwachsenen.

In einer E-Mail an Earth.com schrieb Li: „Das überraschendste Ergebnis ist, dass junge Kinder, bevor sie irgendeinen formalen Mathematikunterricht erhalten, mit der Aufgabe so kämpfen wie Affen. Wir haben festgestellt, dass die Überlappung zwischen Kindern und Affen bei der Repräsentation der geometrischen Formen fast so groß ist wie die Überlappung zwischen Kindern und Erwachsenen.“

Setzt man die Unterschiede zwischen den Arten ins Verhältnis zur Streuung innerhalb der jeweiligen Gruppe, war die Lücke zwischen den Spezies statistisch nicht von Null zu unterscheiden. Der Unterschied zwischen gedrehter und nicht gedrehter Bedingung lag dagegen fast beim Dreifachen der internen Streuung.

Was Schulbildung tatsächlich hinzufügt

Die Stichprobe der Menschen wurde so geplant, dass Alter und Bildung getrennt betrachtet werden konnten. Zusätzlich zu 55 Vorschulkindern testete das Team 79 Tsimane’ Erwachsene aus bäuerlichen und sammelnden Gemeinschaften nahe San Borja in Bolivien, mit zwischen null und fünf Jahren Schulbesuch.

Die Tsimane’ bearbeiteten die Aufgaben nicht am Touchscreen, sondern mit laminierten Karten. In der Zuordnungsaufgabe war ihre Nutzung hochstufiger Formrepräsentationen stärker als in jeder anderen Gruppe. Über beide Aufgaben hinweg zeigten Erwachsene insgesamt die stärksten symbolischen Effekte und Affen die schwächsten – während Kinder mit beiden Gruppen überlappten.

Formaler Unterricht ist damit offenbar nicht der Ursprung der Intuition. Eine frühere Studie kam aus einer anderen Richtung zu einem ähnlichen Befund: Auch amazonische Erwachsene und Kinder ohne mathematische Ausbildung verfügten über brauchbare Intuitionen zu Punkten, Linien und Parallelen.

Im Gespräch mit Earth.com sagte Cantlon: „Menschliche Kinder weisen viele Ähnlichkeiten mit nichtmenschlichen Primaten in Bezug auf ihre mathematischen Intuitionen auf, und wenn wir besser verstehen, was diese primitiven mathematischen Intuitionen sind, dann werden wir eine bessere Vorstellung davon haben, wie man Kinder über mathematische Konzepte unterrichtet – wir können Unterrichtstechniken entwickeln, die ihre natürlichen Intuitionen und Fähigkeiten ergänzen und darauf aufbauen.“

Ein geteilter geometrischer Sinn

Bislang erzählte das Feld eine klare Geschichte: Sensibilität für geometrische Regelmäßigkeit sei in der menschlichen Linie entstanden und dort stehen geblieben. Die neuen Daten legen nahe, dass die Trennlinie an der falschen Stelle gezogen wurde.

Was die Gruppen in diesen Ergebnissen trennt, ist nicht die Artzugehörigkeit, sondern wie viel Abstraktion die Aufgabe verlangt. Dreht man die Formen, ordnen sich die Repräsentationen in allen Gruppen neu; tauscht man die Spezies aus, verändert sich dagegen kaum etwas.

Möglicherweise ist der Vergleich nicht einmal auf Primaten begrenzt. Aaskrähen schnitten in einer Arbeit aus dem Jahr 2025 bei einer Variante der „ungewöhnliche Form“-Aufgabe gut ab, auch wenn eine spätere Reanalyse argumentierte, dass gewöhnliche visuelle Verarbeitung das erklären könne.

Welche gemeinsame Abstraktion hier genau geteilt wird, ist weiter offen. Cantlons Team macht jedoch einen konkreten Vorschlag: eher etwas, das einer mentalen Vorstellung ähnelt, die man als Ganzes drehen und skalieren kann, als eine Liste von Regeln. Dieser Unterschied lässt sich testen – und gibt der vergleichenden Forschung ein Ziel, das sie noch vor kurzer Zeit nicht hatte.

Für alle, die einem vierjährigen Kind Quadrate erklären, ist die praktische Konsequenz schlichter: Die Intuition ist bereits vorhanden – schon bevor es Worte dafür gab. Aufgabe der Lehrkraft ist es, dieser Intuition einen Namen zu geben und sie zu schärfen.