Zaangażowanie uwagi przestrzennej w przetwarzanie liczb i mentalną arytmetykę - pilotaż badania okulograficznego z udziałem dorosłych

Liczne doniesienia behawioralne i neuroobrazowe wskazują, że przetwarzanie wielkości liczbowych oraz arytmetyka mentalna są ściśle powiązane z mechanizmami uwagi przestrzennej. Jednym z kluczowych zjawisk interpretowanych jako przejaw tych zależności jest efekt pędu operacyjnego (operational momentum, OM), polegający na systematycznym przeszacowywaniu wyników dodawania i niedoszacowywaniu wyników odejmowania. Efekt ten wyjaśnia się najczęściej w ramach hipotezy przesunięć uwagi wzdłuż mentalnej osi liczbowej. Dotychczasowe badania z udziałem dzieci, choć obejmują szeroki przedział wiekowy, są nieliczne i sugerują złożoną, nieliniową trajektorię rozwojową tego zjawiska. Obiecującym podejściem metodologicznym w analizie procesów związanych z efektem OM jest pupilometria, polegająca na rejestracji zmian średnicy źrenicy, które stanowią m.in. wskaźnik wysiłku i konfliktu poznawczego. Przeprowadzone badanie o charakterze pilotażu konceptualnego na próbie osób dorosłych (N = 18) miało na celu przetestowanie, czy opracowana procedura pozwala na zaobserwowanie efektu OM, oraz ocenę za pomocą pupilometrii nasilenia konfliktu poznawczego w zależności od zgodności prezentowanego wyniku z kierunkiem pędu operacyjnego. Uczestnicy wykonywali zadanie z zakresu niesymbolicznej arytmetyki przybliżonej, w którym mieli oceniać poprawność wyników dodawania i odejmowania na zbiorach kropek (prezentowany był wynik poprawny, zaniżony lub zawyżony), przy jednoczesnej rejestracji zmian średnicy źrenicy. Analiza danych behawioralnych nie wykazała klasycznego efektu OM – częstość akceptacji błędnych wyników (zaniżonych vs. zawyżonych) nie różniła się istotnie w zależności od rodzaju wykonywanej operacji arytmetycznej. W reakcji źrenicznej zaobserwowano natomiast tendencję statystyczną wskazującą na silniejsze rozszerzenie źrenicy w odpowiedzi na wyniki niezgodne z kierunkiem pędu operacyjnego, co sugeruje większe nasilenie konfliktu poznawczego. Uzyskane rezultaty świadczą o potencjale pupilometrii w rejestracji reakcji na niezgodność podczas oceny proponowanych wyników, jednak brak efektu behawioralnego w niewielkiej grupie pilotażowej podkreśla potrzebę weryfikacji procedury na większej próbie osób dorosłych przed jej adaptacją do możliwości poznawczych dzieci. Przeprowadzony pilotaż stanowi punkt wyjścia do dalszych badań nad mechanizmami i rozwojem efektu OM u dzieci.

Numerous behavioral and neuroimaging studies indicate that numerical processing and mental arithmetic are closely linked to spatial attention mechanisms. One key phenomenon interpreted as a manifestation of these relationships is the operational momentum (OM) effect, characterized by the systematic overestimation of addition results and underestimation of subtraction results. This effect is most commonly explained within the hypothesis of attentional shifts along the mental number line. Previous studies involving children, although covering a wide age range, remain sparse and suggest a complex, nonlinear developmental trajectory of this phenomenon. A promising methodological approach to analyzing processes related to the OM effect is pupillometry, which involves recording changes in pupil diameter – an indicator of, among other things, cognitive effort and conflict. The present conceptual pilot study, conducted on a sample of adults (N = 18), aimed to test whether the developed procedure allows for the observation of the OM effect and to assess, using pupillometry, the intensity of cognitive conflict depending on the congruence of the presented outcome with the direction of operational momentum. Participants performed a non-symbolic approximate arithmetic task in which they evaluated the correctness of addition and subtraction on dot arrays (the result presented was either correct, underestimated, or overestimated), while changes in pupil diameter were simultaneously recorded. Analysis of the behavioral data did not reveal a classic OM effect – the acceptance rate of incorrect results (underestimated vs. overestimated) did not differ significantly depending on the arithmetic operation performed. In the pupillary response, however, a statistical trend was observed indicating greater pupil dilation elicited by results inconsistent with the direction of operational momentum, suggesting heightened cognitive conflict. These findings demonstrate the potential of pupillometry in recording reactions to incongruity during the evaluation of proposed outcomes; however, the absence of a behavioral effect in the small pilot sample highlights the need to validate the procedure in a larger group of adults before adapting it to children’s cognitive capabilities. This pilot study provides a starting point for further research into the mechanisms and development of the OM effect in children.