Räumliche Orientierung auf dem mentalen Zahlenstrahl : eine kombinierte Reaktionszeit- und fMRT-Studie

Mahr, Martin Moritz; Willmes-von Hinckeldey, Klaus

doi:3277

Räumliche Orientierung auf dem mentalen Zahlenstrahl : eine kombinierte Reaktionszeit- und fMRT-Studie = Spacial orientation on the mental number line : a combined reaction-time- and fMRI-study

Mahr, Martin Moritz (Author)

2010

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Martin Moritz Mahr

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2010

Umfang82 S. : graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2010

Genehmigende Fakultät
Fak10

Hauptberichter/Gutachter
Willmes-von Hinckeldey, Klaus (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2010-06-10

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-32779
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/63107/files/3277.pdf

Einrichtungen

Lehr- und Forschungsgebiet Neuropsychologie (535000-3)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
SNARC (Genormte SW) ; Funktionelle NMR-Tomographie (Genormte SW) ; Medizin (frei) ; mentaler Zahlenstrahl (frei) ; räumliche Orientierung (frei) ; SNARC-Effekt (frei) ; fMRT (frei) ; mental number line (frei) ; SNARC effect (frei) ; spacial orientation (frei) ; fMRI (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 610

Kurzfassung
Die semantische Zahlengröße wird in einem analogen, visuell-räumlichen System in Form eines von links nach rechts orientierten, logarithmisch komprimierten mentalen Zahlenstrahls (MZS) enkodiert; wichtigster Hinweis hierauf ist der SNARC (Spatial Numerical Association of Response Codes)-Effekt (Dehaene, Bossini & Giraux, 1993). In dieser Arbeit wurden die räumlichen Charakteristika der Zahlengrößenverarbeitung und des mentalen Zahlenstrahls mittels Verhaltensdaten und funktioneller Bildgebung untersucht. Dabei war von besonderem Interesse, ob die Orientierung im externalen Raum einerseits und auf dem MZS andererseits auf getrennten oder gemeinsamen neuronalen Netzen beruht. Neben Effekten der Zahlengrößenverarbeitung wie dem SNARC- und Distanzeffekt (Moyer & Landauer, 1967) war hierbei auch die Reiz-Antwort-Kompatibilität (z.B. Simon-Effekt, Simon & Rudell, 1967) ein wichtiges Instrument. In einer kombinierten Reaktionszeit- und fMRT-Studie wurde eine Größenvergleichsaufgabe einstelliger Zahlen mit dem festen Standard 5 durchgeführt. Dabei wurden die Stimuli auf vier verschiedenen Positionen (oben, unten, rechts und links) auf dem Bildschirm präsentiert. Die Antworttasten wurden mit rechter und linker Hand betätigt. Es wurden sowohl bekannte als auch bisher nicht beschriebene Interaktionen und Effekte gefunden, die auf ein gemeinsam zugrundeliegendes Netz der räumlichen Orientierung im externalen Raum und auf dem mentalen Zahlenstrahl hindeuten. So fand sich ein bisher nicht beschriebener Fazilitierungseffekt zwischen Stimulusposition und mentaler Zahlengrößenverarbeitung, wobei eine Kongruenz von Stimulusposition im externalen Raum und semantischer Position auf dem MZS den Distanzeffekt verstärkte. Außerdem führte rechtsseitige Stimulusdarbietung zur Steigerung des Distanzeffekts. Für den SNARC-Effekt galt Entsprechendes bei allerdings nur marginaler Signifikanz. In beiden Fällen beeinflusst die räumliche Position des Stimulus die semantische Zahlenverarbeitung. Andererseits fand sich auch eine Beeinflussung der Repräsentation des äußeren Raumes durch implizite, durch Zahlen hervorgerufene räumliche Information. So ergab sich eine Modulierung des Simon-Effekts (bis hin zur Umkehr) in Abhängigkeit von der Kongruenz von Stimulusposition und Position auf dem MZS. Es zeigte sich auch eine Interaktion von Simon- und SNARC-Effekt, wobei in Simon-kompatiblen Bedingungen ein stärkerer SNARC-Effekt zu finden war. Dieser Befund stärkt die Annahme, dass beiden Effekten sich überschneidende Netze räumlicher Repräsentation zugrunde liegen, wie von Notebaert und Mitarbeitern (2006) beschrieben. Im bildgebenden Teil der Arbeit wurden die neuronalen Korrelate des SNARC-Effekts im fMRT untersucht, wobei sich Aktivierungen um den intraparietalen Sulcus fanden (allerdings nur rechtshemisphärisch). Darüber hinaus ließen sich keine weiteren neuronalen Netzwerke darstellen, die als SNARC-spezifisch zu bezeichnen sind. Die Aktivierungsmuster des Simon-Effekts entsprachen weitgehend dem in der Literatur beschriebenen Muster. Bezüglich der in den Verhaltensdaten gezeigten SNARC-Simon-Interaktion fanden sich überschneidende Areale im Bereich des rechten intraparietalen Sulcus, die an der Entstehung beider Effekte beteiligt sind. Diese sind ein mögliches Korrelat der Interaktion auf Ebene der Verhaltensdaten. Die Annahme von teilweise überschneidend genutzten parietalen Netzen für Zahlengrößenverarbeitung, Arithmetik und Verarbeitung räumlicher Dimensionen wie Größe, Position oder Blickrichtung wird dadurch weiter gestützt.

Semantic number magnitude is represented in an analogue visual-spacial system in the shape of a left-to-right oriented, logarithmically compressed mental number line; the most important evidence is the SNARC (Spatial Numerical Association of Response Codes)-effect (Dehaene, Bossini & Giraux, 1993). In the actual study the spacial characteristics of number processing and of the mental number line were examined by use of behavioral data and functional imaging. It was of special interest, if the orientation in external space and on the mental number line relies on different or common neural circuits. Apart from effects concerning number processing like the SNARC- and the distance effect (Moyer & Landauer, 1967) we also examined effects of stimulus-response-compatibility like the Simon effect (Simon & Rudell, 1967). A magnitude comparison task with a fixed standard of 5 was performed in a combined reaction-time- and fMRI-study. Stimuli were presented on four positions on the monitor (above, below, right and left). Responses were given with the right and left hand. Both established and previously unknown interactions and effects were found, that point towards a shared network of spacial orientation both in external space and on the mental number line. A previously unknown facilitation effect of stimulus location and mental number processing was found in the sense that congruency of stimulus position in external space and semantic position on the mental number line enhanced the distance effect. Furthermore right sided presentation resulted to a stronger distance effect. Correspondingly the SNARC effect was strengthened but only with marginal significance. In both cases the spacial position of the stimulus influenced number processing. In the opposite direction, implicit spacial information evoked by number processing influenced the representation of external space. A modulation of the Simon effect (up to its reversal) was shown depending on congruency of stimulus position and position on the mental number line. Besides that an interaction of Simon- and SNARC effect was shown, in the sense of a stronger SNARC effect in Simon-compatible conditions. This finding supports the assumption, that both effects rely on overlapping networks of spacial representation as described by Notebaert and co-workers (2006). The functional imaging part of the study examined the neural correlates of the SNARC effect using fMRI, showing activation around the intraparietal sulcus (only right-sided). Apart from that no other SNARC-specific neuronal networks were found. The pattern of activations of the Simon effect corresponded with the pattern described in literature. Concerning the SNARC-Simon-interaction shown in the behavioral data, overlapping regions around the right intraparietal sulcus were found that are involved in both effects. These activations are potential correlates of the interaction found in the behavioral data. These results further support the assumption of partially overlapping parietal circuits for number processing, arithmetic and processing of spacial dimensions like size, position or eye movement.

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