大脑中数字领域特异性加工的本质：数量还是形状

Numerous studies have demonstrated that region around bilateral intraparietal sulcus is comparatively category-specific for numerical processing. The current theory on the category-specific processing is the quantity hypothesis in which the quantity processing is housed by the intraparietal sulcus. However, more and more evidence can not be reasonably explained by the hypothesis. The project tries to propose an alternative hypothesis: form processing in intraparietal sulcus. The cognitive, neuropsychological and neuroimaing studies will be conducted on the two competitive hypotheses. The form hypothesis is expected to be more effective and more reasonable to explain new evidence. The specific questions addressed in the project include, (1) The cognitive and neural mechanisms of quantity processing; (2) The relation of numerical processing and form processing in cognitive and neural mechanisms; (3) The underlying reason for the reliance of form processing in the numerical processing. .The knowledge of the nature of the category-specific processing is fundamental to our understanding to the neural bases of numerical processing and developmental trajectory of mathematical abilities. The effective education on mathematics also relies on correct theories of mathematical brain..The applicants have published more than 20 articles on numerical processing in SCI/SSCI journals. We have high-level platforms for cognitive experiments, brain-lesion and neuroimaging studies.

大量研究证实数字在顶叶的顶内沟区域存在领域特异性加工，对于这种加工的本质问题，传统的理论解释是"数量加工"；目前越来越多的证据不支持此假设。本申请基于他人相关工作和申请人前期工作，提出另一个假设："形状加工"，即顶内沟区域主要加工数字的形状信息或者视觉表象。本申请将通过认知行为实验、脑损伤研究和脑成像实验，同时检验这两个假设，利用直接的、比较系统的实验证据说明"形状加工假设"更加合理与有效。研究内容包括：数量加工的认知机制与脑机制、数字加工与形状加工在认知机制、脑机制层面的关系以及数字加工依赖形状加工的深层原因。.数字在顶内沟区域的领域特异性加工的本质问题是数字加工的基本神经机制问题；这一问题的解决将为认识数学能力的发生、发展以及为促进学生数学能力发展提供坚实理论基础。.申请人及团队成员近年来在数字加工方面已发表20多篇SCI/SSCI论文，具备先进与成熟的认知、脑损伤和脑成像研究平台。

大量研究证实数字在顶叶的顶内沟区域存在领域特异性加工，对于这种加工的本质问题，传统的理论解释是"数量加工"；目前越来越多的证据不支持此假设。我们基于他人相关工作和项目负责人的前期工作，提出另一个假设："形状加工"，即顶内沟区域主要加工数字的形状信息或者视觉表象。研究内容包括：数量加工的认知机制与脑机制、数字加工与形状加工在认知机制、脑机制层面的关系以及数字加工依赖形状加工的深层原因。我们采用行为学实验、功能磁共振成像等手段，首先探究了数量加工是否总是特异性激活顶叶这个命题。发现语言加工的数量和数字符号的数量在认知和神经机制上存在分离，并不存在一个特异于数量的脑区。其次，我们还探究了数字加工的认知与神经基础，发现涉及流畅性的计算等的数字加工和视知觉能力存在稳定的关系，数学能力并不只依赖顶叶，还依赖视觉脑区和语义神经网络，这说明视知觉形状加工对于数学流畅性具有重要的影响作用，揭示了形状知觉和数字认知之间的内在机制。我们首次提出用“形状知觉”来解释数字认知的内在认知神经机制，对目前多数相关研究的结果提供了更好的解释效度，从而为人们认识大脑如何加工数字提供了新视野。