Neural Basis of Math and Aphasia

数学和失语症的神经基础

基本信息

  • 批准号:
    10606120
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 4.68万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2023-01-01 至 2026-12-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Project Summary Despite the importance of math skills in daily life tasks, relatively little is known about the neural correlates of math or its interaction with language processing in the brain. Prevailing literature posits that number sense, the ability to grasp the concept of numbers, can be understood as two forms of numeracy: precise and approximate. Unlike approximate numeracy, which is considered to be the innate ability to understand magnitude, precise numeracy is thought to be strongly tied to language as it relies on symbolic communication and higher cognitive skills. However, the neural basis of precise numeracy is significantly less studied than approximate numeracy, and its connection to language areas has not yet been explored. This novel work investigating the neural correlates of numeracy through the lens of known language areas and pathways will shed light on math abilities, particularly as they relate to language, and will improve understanding of the consequences of related disorders, such as the frequently co-morbid aphasia and acalculia following stroke. In order to fill in these knowledge gaps, the project uses the lesion method to perform targeted region-of-interest (ROI), voxel-based, and tract-based lesion-symptom analyses involving structural magnetic resonance imaging (T1, T2, FLAIR MRI) and diffusion-weighted imaging (DWI). Data will be drawn from a sample of 75-125 individuals with left-hemisphere focal lesions due to stroke. The project draws from an extensive array of numeracy and language behavioral data, coupled with multimodal neuroimaging data that allows for different types of lesion-symptom analyses. The hypothesis states that precise numeracy is supported by both the intraparietal sulcus (IPS) area that has been strongly linked to approximate numeracy, and brain regions associated with language ability. This leads to a further hypothesis that deficits in precise numeracy associated with damage to language-related regions and pathways will co-vary with deficits in language functions. In order to investigate the relationship between language and numeracy processes, Aim 1 will use a targeted ROI approach to investigate ROIs implicated in numeracy and language literature. Aim 2 will perform a data-driven factor analysis across a set of 11 numerical and language neuropsychological measures, and then use the results in a multivariate lesion- symptom mapping analysis to elucidate brain regions that contribute to both language and numeracy skills. Aim 3 will explore white matter connectivity of the numeracy and language networks through the use of univariate and multivariate lesion-symptom analyses based on diffusion-weighted brain volumes. This research will culminate in knowledge of both gray matter structures and white matter connectivity of the numeracy network, particularly as it relates to the language network. Through a broad range of neuroimaging techniques and quantitative methodology that address a novel area of symbolic communication research, the proposal will be invaluable to numeracy and language research and the applicant’s ultimate goal of employing an interdisciplinary approach for her career as an independent investigator studying language, numeracy, and cognition.
项目概要 尽管数学技能在日常生活任务中很重要,但人们对数学技能的神经相关性知之甚少。 数学或其与大脑中语言处理的相互作用假定数字感,即数字感。 掌握数字概念的能力,可以理解为两种形式的计算能力:精确的和近似的。 与近似计算能力不同,近似计算能力被认为是理解大小的先天能力,精确的计算能力 计算能力被认为与语言密切相关,因为它依赖于符号交流和更高的认知能力 然而,精确计算的神经基础的研究明显少于近似计算, 其与语言领域的联系尚未被探索。 通过已知语言区域和途径的镜头计算能力的相关性将揭示数学能力, 特别是因为它们与语言有关,并将增进对相关疾病后果的理解, 例如中风后经常并发的失语症和失算症。 该项目使用病变方法来执行目标感兴趣区域(ROI)、基于体素和基于束的 病变症状分析涉及结构磁共振成像(T1、T2、FLAIR MRI)和扩散加权成像(DWI),数据将从 75-125 名左半球局灶性患者的样本中提取。 该项目借鉴了广泛的计算和语言行为数据, 结合多模式神经影像数据,可以进行不同类型的病变症状分析。 假设指出,精确的计算能力得到了顶内沟(IPS)区域的支持,该区域具有 这与近似计算能力以及与语言能力相关的大脑区域密切相关。 进一步的假设是,与语言相关区域和通路受损相关的精确计算能力缺陷将与语言功能缺陷共同变化。 语言和计算过程之间的关系,目标 1 将使用有针对性的 ROI 方法来调查 目标 2 涉及计算能力和语言文献的 ROI 将跨领域执行数据驱动的因素分析。 一组 11 项数字和语言神经心理学测量,然后将结果用于多变量损伤 - 症状图分析,以阐明有助于语言和计算能力的大脑区域。 3 将通过使用单变量探索计算和语言网络的白质连接 这项研究将基于扩散加权脑容量进行多变量病变症状分析。 最终获得对计算网络的灰质结构和白质连接的了解, 特别是因为它与语言网络有关,通过广泛的神经影像技术和 解决符号传播研究新领域的方法,该提案将是定量的 对于计算和语言研究以及申请人聘用跨学科人才的最终目标具有无价的价值 她作为一名研究语言、计算能力和认知的独立调查员的职业生涯的方法。

项目成果

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