Наделяла ли эволюция разум человека предрасположенностью к представлению специальных знаний? Раньше мы утверждали, что числовой домен есть хорошим кандидатом на такой биологически определенный семантический домен.
Три критерия специфичности предполагают, что число и арифметика - это нечто большее, чем культурные изобретения, и могут иметь свои конечные корни в эволюции мозга.
Во-первых, умение работать с численностью и манипулировать ею внутри в элементарных вычислениях присутствует у животных даже при отсутствии обучения.
Во-вторых, аналогичная способность к обрабатыванию начальных чисел выявляется на ранних шагах человеческого развития, до основания учебы в школе или даже до формирования знаний языка. Это рассказывает о том, что цифровое течение следует точной линии совершенствования, главной на механизмах с древней историей.
В-третьих, было высказано предположение, что численная обработка основана на различных нейронных схемах, которые могут быть воспроизведены у различных субъектов с различными методами нейровизуализации, нейропсихологической и стимуляции мозга.
В настоящем документе основное внимание уделяется этому последнему вопросу, принимая во внимание значительный прогресс, достигнутый в последнее время в области методов нейровизуализации. Участие теменной коры в числовой обработке была первоначально обнаружена на основе данных поражения.
Впоследствии, систематическая активация теменных долей в процессе расчета, вместе с предцентральной и префронтальной коры, была обнаружена и широко воспроизведена с помощью позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ), а затем МРТ. Исходя из этого, некоторые из нас предложили, чтобы теменная доля способствовала представлению числовой величины на умственной "числовой линии".
К сожалению, из-за низкого пространственного разрешения и ограничений на экспериментальные проекты эти исследования не позволили провести более тщательное исследование регионов, вовлеченных в различные виды численных задач.
Однако это стало критическим, поскольку недавние поведенческие исследования показали, что умственная арифметика основывается на очень сложном наборе процессов, многие из которых, вероятно, не являются специфическими для данной числовой области. Например, исследования языкового вмешательства в нормальных предметах показывают, что языковые процессы играют важную роль в точном, но не приблизительном подсчете.
Аналогичным образом, одновременное выполнение пространственной задачи мешает вычитанию, но не умножению, тогда как одновременное выполнение языковой задачи мешает умножению, а не вычитанию. Подобные поведенческие диссоциации свидетельствуют о том, что нейронные основы расчетов должны быть неоднородными.
Тройная кодовая модель обработки чисел предсказывает, что, в зависимости от поставленной задачи, три отличных друг от друга могут наниматься системы представительства: количественная система, вербальная система и визуальной системы.
Мы первоначально предполагалось, что активация теменной части тела в процессе обработки числа отражает исключительно вклад системы количественных показателей. Однако сейчас очевидно, что эта гипотеза требует дальнейшего развития.
Во-первых, левая перисильванская языковая сеть явно простирается в нижнюю теменную долю.
Во-вторых, задние верхние теменные доли - активно участвует в процессах визуального внимания, которые может внести вклад в визуальную обработку цифр.
Таким образом, крайне важно различать, в пределах наблюдаемого активации теменной доли во время обработки числа, какие сайты активации, если таковые имеются, ассоциируются с семантическое представление числовых величин и семантического представления которые соответствуют неспецифическим вербальным или визуальным системы внимательности.
К счастью, функциональная магнитно-резонансная томография (МРТ) недавно позволила гораздо более тонко проработанные исследования нейроанатомии обработки чисел, используя парадигмы, адаптированные из когнитивной психологии.
Настоящий обзор полностью фокусируется на активации теменной доли, выявленные в этих последних исследованиях нейровизуализации.
Мы используем трехмерное программное обеспечение визуализации для исследования того, как теменные активации сообщают различные исследования, соотносятся друг с другом в корковом пространстве.
Исходя из этого, мы предполагаем, что в теменной доле тела сосуществуют три контура и фиксируют большинство наблюдаемых различий между арифметическими задачами:
- двусторонняя внутритеменная система, связанная с системой количественных показателей,
- область левоугольной извилины, связанная с вербальной обработкой чисел,
- верхняя теменная система пространственного и непространственного внимания, расположенная позади.
Следует подчеркнуть, что наше описание дает лишь ориентировочную модель. Хотя эта модель основана на синтезе существующей литературы, она остается спекулятивной и потребует дальнейшей валидации путем непосредственных экспериментов.
Для каждой постулируемой схемы мы сначала изучаем соответствующую литературу по нейровизуализации, а затем рассматриваем, как результаты визуализации мозга влияют на наше понимание нейропсихологических нарушений обработки чисел.
Согласно нашим прогнозам, в зависимости от локализации повреждений, необходимо учитывать три различные категории цифровых нарушений:
- подлинные семантические нарушения численного домена после внутриматочного повреждения;
- нарушения вербального восстановления фактов после повреждений левой перизилловой коры, включая левоугольную извилину;
- нарушения пространственного размножения.
Таблицы умножения и мелкие точные факты сложения могут храниться в механической вербальной памяти и, следовательно, предъявлять минимальные требования к манипулированию количеством.
Напротив, хотя некоторые проблемы вычитания могут быть сохранены в словесной памяти, многие из них не усваиваются путем заучивания и поэтому требуют реальных количественных манипуляций.
В другом исследовании, по сравнению с пятью различными визуально-пространственными и фонологическими нецифровыми задачами, вычитание было единственной задачей, которая привела к увеличению активации HIPS.
