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We investigated automatic Spatial-Numerical Association of Response Codes (SNARC) effect in auditory number processing. Two experiments continually measured spatial characteristics of ocular drift at central fixation during and after auditory number presentation. Consistent with the notion of a spatially oriented mental number line, we found spontaneous magnitude-dependent gaze adjustments, both with and without a concurrent saccadic task. This fixation adjustment (1) had a small-number/left-lateralized bias and (2) it was biphasic as it emerged for a short time around the point of lexical access and it received later robust representation around following number onset. This pattern suggests a two-step mechanism of sensorimotor mapping between numbers and space a first-pass bottom-up activation followed by a top-down and more robust horizontal SNARC Our results inform theories of number processing as well as simulation-based approaches to cognition by identifying the characteristics of an oculomotor resonance phenomenon. (C) 2015 Elsevier B.V. All rights reserved.
While the influence of spatial-numerical associations in number categorization tasks has been well established, their role in mental arithmetic is less clear. It has been hypothesized that mental addition leads to rightward and upward shifts of spatial attention (along the "mental number line"), whereas subtraction leads to leftward and downward shifts. We addressed this hypothesis by analyzing spontaneous eye movements during mental arithmetic. Participants solved verbally presented arithmetic problems (e.g., 2 + 7, 8-3) aloud while looking at a blank screen. We found that eye movements reflected spatial biases in the ongoing mental operation: Gaze position shifted more upward when participants solved addition compared to subtraction problems, and the horizontal gaze position was partly determined by the magnitude of the operands. Interestingly, the difference between addition and subtraction trials was driven by the operator (plus vs. minus) but was not influenced by the computational process. Thus, our results do not support the idea of a mental movement toward the solution during arithmetic but indicate a semantic association between operation and space.
While the influence of spatial-numerical associations in number categorization tasks has been well established, their role in mental arithmetic is less clear. It has been hypothesized that mental addition leads to rightward and upward shifts of spatial attention (along the "mental number line"), whereas subtraction leads to leftward and downward shifts. We addressed this hypothesis by analyzing spontaneous eye movements during mental arithmetic. Participants solved verbally presented arithmetic problems (e.g., 2 + 7, 8-3) aloud while looking at a blank screen. We found that eye movements reflected spatial biases in the ongoing mental operation: Gaze position shifted more upward when participants solved addition compared to subtraction problems, and the horizontal gaze position was partly determined by the magnitude of the operands. Interestingly, the difference between addition and subtraction trials was driven by the operator (plus vs. minus) but was not influenced by the computational process. Thus, our results do not support the idea of a mental movement toward the solution during arithmetic but indicate a semantic association between operation and space.
Finger-based numerical representations have gained increasing research interest. However, their description and assessment often refer to different numerical principles of ordinality, cardinality and 1-to-1 correspondence. Our aim was to investigate similarities and differences between these principles in finger-based numerical representations. Sixty-eight healthy adults performed ordinal finger counting, cardinal finger montring (showing the number of gestures) and finger-to-number mapping with twisted arms and fingers. We found that counting gestures and montring postures were identical for Number 10 but differed to varying degrees for other numbers. Interestingly, there was no systematic relation between finger-to-number mapping and ordinal finger counting habits. These data question the assumption of a unitary embodied finger-based numerical representation, but suggest that different finger-based representations co-exist and can be recruited flexibly depending on the numerical aspects to be conveyed.
Die nun begonnene Reihe „studieren++“ resultiert aus einer von der Universität Potsdam angebotenen Vorlesungsreihe. Das Besondere an dieser Vorlesungsreihe ist der multidisziplinäre Anspruch und die konsequent umgesetzte Zusammenarbeit über Disziplingrenzen hinweg. Die nicht nur über Instituts-, sondern über Fakultätsgrenzen praktizierte Interdisziplinarität erlaubt die Betrachtung eines Problems oder Sachverhalts aus unterschiedlichen Blickwinkeln. Wissenschaftliche Fragestellungen sind komplex und nicht immer auf eine Disziplin beschränkt. Sie in ihrer Gänze erfassen und nachhaltige Lösungsstrategien oder Konzepte entwickeln zu können gelingt oft nur durch eine multidisziplinäre Kooperation. Eine Lehrveranstaltung wie die vorliegende ist nicht nur für die Studierenden einer Universität eine hervorragende Möglichkeit, um über die Grenzen der eigenen Disziplin hinaus zu blicken und die Zusammenarbeit mit Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus anderen Bereichen zu pflegen. So lernt man, sich in andere Sichtweisen hineinzuversetzen und sich zwischen den Disziplinen zu bewegen – eine Kompetenz, die in der hochkomplexen Arbeitswelt von heute von hohem Nutzen ist.
Der vorliegende erste Band der Reihe hat „Raum und Zahl“ zum Thema und ist aus einer Ringvorlesung aus dem Wintersemester 2013/2014 entstanden. Drei der fünf Fakultäten, insgesamt neun Institute der Universität Potsdam, haben sich an der Vorlesung beteiligt und sich dieses spannenden Themas angenommen. Als jemand, der sich jahrelang wissenschaftlich mit algorithmischer Geometrie sowie mit raumbezogenen Datenbanken und Navigationssystemen beschäftigt hat, kann ich nur bekräftigen, dass die Bezüge zwischen Raum und Zahl, zwischen Räumen und Zahlen, noch viel stärker im öffentlichen Bewusstsein verankert gehören. Räume auch quantitativ zu erfassen und zu verstehen ist eine Kulturtechnik, die an Wichtigkeit eher noch zunimmt, vor allem vor dem Hintergrund, dass wir genetisch nicht allzu gut auf derartige Herausforderungen vorbereitet sind. Denn viele unserer einschlägigen Gene entstammen noch aus der Zeit der Savanne, einer Zeit, zu der das Raumkonzept sich fast ausschließlich auf die unmittelbare räumliche Umgebung bezog und Zahlen jenseits von 10 nur wenig Relevanz für das eigene Überleben hatten.
Als Präsident der Universität Potsdam freut es mich ganz besonders, dass sich die hier vertretenen Wissenschaftler bereit erklärt haben, ihre Überlegungen mit den Studierenden und ihren Kolleginnen und Kollegen zu teilen. Herrn Kollegen Hans-Joachim Petsche möchte ich für sein Engagement danken und ihm zu dieser gelungenen Reihe gratulieren. Der Geist der Wissenschaft, der nicht nur einsam im Büro oder Labor gelebt wird, sondern gerade an einer Universität auch aktiv nach außen getragen werden sollte, wird hier in besonderer Weise sichtbar. Ich wünsche Ihnen viel Freude bei der Lektüre des Bandes und freue mich auf weitere Veröffentlichungen in dieser Reihe.
A large number of experimental findings from neuroscience and experimental psychology demonstrated interactions between spatial cognition and numerical cognition. In particular, many researchers posited a horizontal mental number line, where small numbers are thought of as being to the left of larger numbers. This review synthesizes work on the mental association between space and number, indicating the existence of multiple spatial mappings: recent research has found associations between number and vertical space, as well as associations between number and near/far space. We discuss number space in three dimensions with an eye on potential origins of the different number mappings, and how these number mappings fit in with our current knowledge of brain organization and brain-culture interactions. We derive novel predictions and show how this research fits into a general view of cognition as embodied, grounded and situated. (C) 2015 Elsevier Ltd. All rights reserved.