Facts and Figures: Neurofunktionelle Strukturen und kognitive Prozesse numerischer Größenverarbeitung und arithmetischen Faktenabrufs
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Was können wir von Schäden des Gehirns über numerische Prozesse im gesunden Gehirn lernen? Dies war eine der zentralen Fragen dieses Projekts. In der Zahlenverarbeitung werden zwei grundlegende Prozesse unterschieden: die Verarbeitung numerischer Größen und der Abruf von arithmetischen Fakten. Die Unterscheidung zwischen diesen Prozessen und ihren neurokognitiven Korrelaten ist noch umstritten. Wir untersuchten die neurokognitiven Korrelate beider Prozesse bei Schlaganfallpatienten und gesunden Kontrollprobanden in parallelisierten Studien. Das parallelisierte experimentelle Design ermöglichte es uns, ähnliche Fragen zur Charakteristik der Größenverarbeitung und des Faktenabrufs bei Schlaganfallpatienten und gesunden Kontrollpersonen zu stellen und zu beantworten. Die Anwendung kürzlich entwickelter Diskonnektivitätsanalysen auf Schlaganfallläsionen im Bereich der numerischen Kognition ermöglichte es uns erstmals, kausale Beziehungen zwischen dem Faktenabruf und seinen neuronalen Korrelaten zu identifizieren. Darüberhinnaus wurden räumlich-numerische Assoziationen (z.B. bei Neglect-Patienten) als pathologisches Modell für ungestörte Größenverarbeitung wie Proportionen untersucht. Parallel untersuchten wir bei gesunden Kontrollprobanden, bei denen der Einfluss pathologischer Interferenzen ausgeschlossen ist, mit Hilfe von visueller Halbfeldstimulation kausale Annahmen bezüglich des Faktenabrufs und der numerischen Größe. Ebenso induzierten wir bei gesunden Probanden einen vorübergehenden Neglect, indem wir vestibuläre Stimulation einsetzten, um räumlich-numerische Assoziationen zu untersuchen und gleichzeitig den Einfluss pathologischer Interferenzen auszuschließen. Unsere Ergebnisse führten u.a. zur Formulierung des Two-Network-Framework (TNF) der numerischen Kognition. Auf Grundlage des TNF entwickelten wir u.a. ein Klassifikationsschema phänomenologischer Subtypen von Zahlenverarbeitungsstörungen und der ihnen zugrunde liegenden neuronalen Ursachen. Auf diese Weise trägt unser Projekt zu einem besseren Verständnis der (un)gestörten Zahlenverarbeitung bei und ermöglicht Implikationen für die Diagnose und Behandlung von Akalkulie und Dyskalkulie.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Developmental Dyscalculia in Adults. Lernen und Lernstörungen, 9(2), 126-137.
Kaufmann, Liane; von Aster, Michael; Göbel, Silke M.; Marksteiner, Josef & Klein, Elise
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From Letters to Words, from Digits to Numbers: Similarities, Differences, and Modal Influence on Writing Processes from Different Perspectives. Dissertation (Psychology), Eberhardt Karls University of Tuebingen
Jung, S.
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Hemispheric Lateralization of Arithmetic Facts and Magnitude Processing for Two-Digit Numbers. Frontiers in Human Neuroscience, 14.
Jung, Stefanie; Moeller, Korbinian; Karnath, Hans-Otto & Klein, Elise
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Hemisphärische Lateralisierung von arithmetischen Fakten in einem Verifikationsparadigma mit tachistoskopischer Darbietung. Psychologie und Gehirn. Freiburg, Germany. (Conference cancelled). [Poster]
Jung, S.; Janssen, R.; Moeller, K.; Karnath, H.-O. & Klein, E.
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The strategy matters: Bounded and unbounded number line estimation in secondary school children. Cognitive Development, 53, 100839.
Jung, Stefanie; Roesch, Stephanie; Klein, Elise; Dackermann, Tanja; Heller, Juergen & Moeller, Korbinian
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A neuropsychological perspective on the development of and the interrelation between numerical and language processing. Diversity Dimensions in Mathematics and Language Learning, 40-64. De Gruyter.
Klein, Elise; Jung, Stefanie & Kaufmann, Liane
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Drawing the line – the cognitive framing of line bisection changes anchor point perception. 46. Jahrestagung Psychologie und Gehirn (PuG, online conference). Tuebingen. Deutschland [Poster]
Smaczny, S.; Jung, S.; Klein, E.; J.; Moeller, K. & Karnath, H.-O.
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Editorial: Neuro-cognitive Architecture of Numerical Cognition and Its Development. Frontiers in Human Neuroscience, 15.
Klein, Elise; Babai, Reuven; Ischebeck, Anja & Moeller, Korbinian
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Facts and Figures: Zwei Studien zur hemisphärischen Spezialisierung des Abrufs arithmetischer Fakten. 46. Jahrestagung Psychologie und Gehirn (PuG, online conference). Tuebingen. Deutschland [Poster]
Jung, S.; Janssen, R.; Moeller, K.; Karnath, H.-O. & Klein, E.
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Mode effect: An issue of perspective? Writing mode differences in a spelling assessment in German children with and without developmental dyslexia. Dyslexia, 27(3), 373-410.
Jung, Stefanie; Moeller, Korbinian; Klein, Elise & Heller, Juergen
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No hemispheric specialization of arithmetic fact retrieval in simple multiplication. 39th European Workshop of Cognitive Neuropsychology. (online Konferenz). Bressanone. Italien [Vortrag]
Jung, S.; Janssen, R. & Klein, E.
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Laterality in simple multiplication: Assessing hemispheric specialization of arithmetic fact retrieval in a visual hemifield paradigm.. Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance, 48(4), 351-369.
Jung, Stefanie; Janssen, Roman J. & Klein, Elise
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Left angular gyrus disconnection impairs multiplication fact retrieval. 40th European Workshop on Cognitive Neuropsychology. Bressanone, Italy. [Talk]
Smaczny, S.; Sperber, C.; Jung, S.; Moeller, K.; Karnath, H.-O. & Klein, E.
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Left angular gyrus disconnection impairs multiplication fact retrieval. Mathematical Cognition and Learning Society Conference (MCLS) 2022. Antwerpen, Belgium. [Talk]
Smaczny, S.; Sperber, C.; Jung, S.; Moeller, K.; Karnath, H.-O. & Klein, E.
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Left parietal disconnection most strongly impairs multiplication fact retrieval. 5th Neuropsychology Summer School of the Federation of the European Societies of Neuropsychology (FESN). Berlin. [Poster]
Smaczny, S.; Sperber, C.; Jung, S. & Klein, E.
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The line bisection bias stems from left-side underawareness, not from right-side hyperattention. Cold Spring Harbor Laboratory.
Smaczny, S.; Klein, E.; Jung, S.; Moeller, K. & Karnath, H.-O.
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Challenges in Understanding Numerical Learning: Editorial for Brain Sciences Special Issue “Neurocognitive Signatures of Math (Learning) across the Lifespan and Their Interrelation with Other Aspects of Cognition and Emotion”. Brain Sciences, 13(3), 420.
Klein, Elise; Zamarian, Laura & Kaufmann, Liane
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Disconnection in a left-hemispheric temporo-parietal network impairs multiplication fact retrieval. NeuroImage, 268, 119840.
Smaczny, S.; Sperber, C.; Jung, S.; Moeller, K.; Karnath, H.O. & Klein, E.
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Numbers, lines, and the effect of test mode in the elderly. Mathematical Cognition and Learning Society Conference (MCLS) 2023, Loughborough, UK. (Talk)
Klein, E.; Janssen, R. & Jung S.
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The two-network framework of number processing: a step towards a better understanding of the neural origins of developmental dyscalculia. Journal of Neural Transmission, 130(3), 253-268.
Klein, Elise & Knops, André
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Visuo-spatial processes in number line estimation – Evidence from Neglect. 65th annual meeting of the General Psychology section of the German Psychological Society (TeaP), Trier, Germany. (Talk)
Smaczny, S.; Jung, S.; Klein, E.; Moeller, K. & Karnath, H.-O.
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Visuo-spatial processes in number line estimation – Evidence from spatial neglect. 41th European Workshop on Cognitive Neuropsychology. Bressanone, Italy. [Poster]
Smaczny, S.; Klein, E.; Jung, S.; Moeller, K. & Karnath, H.-O.
