Projektbeschreibung

Was können uns Schädigungen des Gehirns über Rechenprozesse im ungeschädigten Gehirn verraten? Das war das zentrale Thema dieses Projekts.

In der numerischen Kognitionsforschung werden, basierend auf den modelltheoretischen Annahmen des Triple-Code-Modells (Dehaene, 1992; Dehaene & Cohen 1995, 1997), zwei grundlegende Prozesse unterschieden – nämlich die Verarbeitung numerischer Größe auf der einen und der Abruf arithmetischer Fakten auf der anderen Seite. Wie distinkt diese prozessuale Differenzierung tatsächlich ist und inwieweit sich diese auch neurokognitiv zeigt, wird noch immer kontrovers diskutiert.

Um diesen Diskurs voranzubringen, wuerden in parallelisierten quer- und längsschnittlichen experimentellen (Trainings-)Studien an Schlaganfallpatientinnen und -patienten sowie an gesunden Probandinnen und Probanden statische und dynamische Aspekte (neuro-kognitive Plastizität) der an Größenverarbeitung und Faktenabruf beteiligten kognitiven Prozesse überprüft. Wie diese Fähigkeiten mit funktionell-anatomischen Strukturen assoziiert sind, wurde mittels multivariater Läsionsanalyse sowie Diffusions-Tensor-Bildgebung (DTI) erfasst. Mithilfe multivariater Läsionsanalyse lässt sich zeigen, wie sich eine Schädigung in den postulierten Netzwerken der Zahlenverarbeitung auf einzelne Teilprozesse auswirkt. Mittels DTI können mögliche Unterbrechungen der Nervenfaserverbindungen dargestellt und analysiert werden, die strukturell intakt erscheinende Hirnregionen in ihrer Funktion beeinträchtigen können.

Die parallelisierten Experimente ermöglichten das Adressieren der gleichen zentralen Fragestellungen bzgl. der Verarbeitung von numerischer Größe und arithmetischen Fakten bei Patientinnen und Patienten sowie bei gesunden Probandinnen und Probanden. Hierbei erlaubten die Untersuchungen verschiedener Patientengruppen mittels Läsionsanalysen und DTI Aussagen über Ursache-Wirkungs-Zusammenhänge von neuronalen Strukturen und kognitiven Prozessen. Durch die analog gestalteten Experimente an gesunden Probandinnen und Probanden konnte zudem der Einfluss pathologischer Beeinträchtigungen ausgeschlossen werden. Als Indikator für die Verarbeitung numerischer Größe wurden in diesem Projekt insbesondere räumlich-numerische Assoziationen untersucht.

Die gewonnenen Erkenntnisse können das Wissen um (un-)beeinträchtigte Zahlenverarbeitungsprozesse erweitern, erlauben prognostische Aussagen bei einer Beeinträchtigung und haben Implikationen für die Diagnostik und Therapie numerischer Störungen.

Kooperationen

• Prof. Dr. Dr. Hans-Otto Karnath, Universitätsklinikum Tübingen