Functional Lateralization of Number Processing: from magnitude, individual and cultural perspective

Abstract

Die Dissertation ist gesperrt bis zum 27. Mai 2026 !

Abstrakt Das Verständnis von und der Umgang mit Zahlen ist eine der am weitesten entwickelten kognitiven Fähigkeiten. Während die numerische Kognition umfassend untersucht wurde, bleibt die Frage nach ihrer funktionellen Lateralisierung unbeantwortet. Führende Modelle, wie das Triple-Code-Modell der Zahlenverarbeitung, gehen von einer bilateralen Repräsentation der Zahlenverarbeitung im intraparietalen Sulcus (IPS) aus. Infolgedessen hat die Forschung die Frage der funktionellen Lateralisierung der Zahlenverarbeitung weitgehend vernachlässigt. Die vorliegende Dissertation befasst sich mit diesem Thema, indem sie die funktionelle Lateralisierung der Zahlenverarbeitung aus drei Perspektiven untersucht: numerisch, individuell und kulturell. Die Dissertation umfasst eine Stichprobe von N = 162 Erwachsenen, um das Größenverständnis bei 54 deutschen Rechtshändern, die Händigkeit im Vergleich zu 54 deutschen Linkshändern und die Leserichtung im Vergleich zu 54 iranischen Rechtshändern zu untersuchen. In einem Messwiederholungsdesign wurde anodale transkranielle Gleichstromstimulation (tDCS) auf den rechten IPS, auf den linken IPS und in einer Scheinbedingung angewendet. Die Aufgabe bestand in dem Vergleich einstelliger und zweistelliger Zahlen. Die Studien wurden präregistriert und konfirmatorische Analysen lieferten keine Evidenz für eine funktionelle Lateralisierung aus numerischer, individueller und kultureller Sicht. Explorative Analysen hingegen lieferten Einblicke in numerische, individuelle und kulturelle Einflüsse auf die Repräsentation von Zahlen im IPS. Studie 1 untersuchte, ob das Größenverständnis bei Zahlen die hemisphärische Lateralisierung beeinflusst. Konfirmatorische Analysen zeigten keinen direkten Lateralisierungseffekt von tDCS auf die Zahlenverarbeitung. Explorative Analysen deuten jedoch darauf hin, dass die Stimulation des rechten IPS die Verarbeitung einstelliger Zahlen verlangsamte, was auf eine wichtigere Rolle des linken IPS für einstellige Zahlen hinweist. Studie 2 untersuchte die Rolle individueller Unterschiede, insbesondere der Händigkeit, bei der Zahlenverarbeitung. Unsere konfirmatorischen Analysen ergaben keine 4 signifikanten Unterschiede in der Zahlenverarbeitung zwischen Rechts- und Linkshändern, was die Annahme des Triple-Code-Modells einer bilateralen Repräsentation im IPS bestätigt. Explorative Analysen ergaben jedoch, dass die Stimulation des linken IPS die Zahlenverarbeitung bei Linkshändern begünstigt, während die Stimulation des rechten IPS divergierende Effekte hatte: Begünstigung bei Rechtshändern (für einstellige Zahlen), aber Beeinträchtigung bei Linkshändern (für zweistellige Zahlen). Diese Ergebnisse legen nahe, dass die dominante Hemisphäre die Zahlenverarbeitung modulieren kann. Studie 3 untersuchte kulturelle Einflüsse auf die Zahlenverarbeitung und konzentrierte sich dabei auf die Leserichtung und die Gewohnheiten des Fingerzählens bei Iranern (von rechts nach links) und Deutschen (von links nach rechts). Konfirmatorische Analysen ergaben keinen signifikanten Effekt der kulturellen Leserichtung oder Fingerzählgewohnheiten auf die Lateralisierung. Explorative Analysen zeigten jedoch, dass die tDCS-Stimulation die Zahlenverarbeitung bei Iranern stärker begünstigte als bei Deutschen, was darauf hindeutet, dass kulturelle Faktoren die numerische Kognition auf neuronaler Ebene modulieren können. Diese Dissertation verfeinert theoretische Modelle der numerischen Kognition und unterstreicht die Notwendigkeit eines differenzierten Verständnisses der funktionellen Lateralisierung, wobei vor einer Übergeneralisierung der Ergebnisse über verschiedene numerische Aufgaben, individuelle Unterschiede und kulturelle Kontexte hinweg gewarnt wird. Die Ergebnisse zeigen, dass spezifische Faktoren wie Größenverständnis, Händigkeit und Kultur die Zahlenverarbeitung auf komplexe Weise modulieren können.

1 Abstract Understanding and manipulating numbers is one of the most advanced cognitive abilities. While numerical cognition has been extensively studied, the question of its functional lateralization remains unresolved. Leading models, such as the triple code model of number processing, propose a bilateral representation of number processing in the intraparietal sulcus (IPS). As a result, research has largely neglected the question of functional lateralization in number processing. The current dissertation addresses this issue by exploring functional lateralization in number processing from three perspectives: numerical, individual, and cultural. The dissertation involves a sample of N = 162 adults, to study magnitude in 54 German right-handers, to study handedness in comparison to 54 German left-handers, and to study reading direction in comparison to 54 Iranian right-handers. In a within-subject design, anodal transcranial direct current stimulation (tDCS) was applied to the right IPS, to the left IPS, and in a sham condition. The task consisted of single-digit and two-digit number comparison. The studies were preregistered, and confirmatory analyses did not reveal evidence for functional lateralization from the numerical, individual, and cultural perspectives. However, exploratory analyses provided insights into numerical, individual and cultural influences on the representation of numbers in the IPS. Study 1 investigated whether magnitude size influences hemispheric lateralization. Confirmatory analyses showed no direct lateralization effect of tDCS on number processing. However, exploratory analyses suggested that right IPS stimulation slowed single-digit number processing, indicating a more prominent role of the left IPS for single-digit numbers. Study 2 examined the role of individual differences, specifically handedness, in number processing. Our confirmatory analyses found no significant differences in number processing between right- and left-handers, supporting the triple code model’s assumption of bilateral IPS involvement. However, exploratory analyses revealed that left IPS stimulation facilitated number processing in left-handers, while right IPS stimulation had divergent effects: facilitation in right-handers (for single-digit numbers) 2 but impairment in left-handers (for two-digit numbers). These findings suggest that the dominant hemisphere may modulate number processing. Study 3 explored cultural influences on number processing, focusing on reading direction and finger counting habits in Iranians (right-to-left) and Germans (left-to-right). Confirmatory analyses found no significant effect of cultural reading direction or finger counting habits on lateralization. However, exploratory analyses revealed that tDCS stimulation facilitated number processing more in Iranians than Germans, suggesting that cultural factors may modulate numerical cognition at a neural level. This dissertation refines theoretical models of numerical cognition and emphasizes the need for a nuanced understanding of functional lateralization, cautioning against overgeneralizing results across different numerical tasks, individual differences, and cultural contexts. The findings highlight that specific factors such as magnitude, handedness, and culture can modulate number processing in complex ways.