Early numerical cognition in deaf and hearing children: Closer than expected? / Cognición numérica temprana en niños sordos y oyentes: ¿más cercana de lo esperado?

Abstract Deaf students show a significant delay in their understanding of numeracy and measurement concepts as well as verbal problem solving. There is still no consensus about the origin of this delay but several studies have shown that deaf people show differences in basic numerical skills and executive function (EF), which could underlie the differences in the way they learn and develop their cognitive abilities. Children have the innate ability to estimate and compare numerosities without using language or numerical symbols. The ability to discriminate large numerosities depends on the approximate number system (ANS), a cognitive system believed to be governed by a neural circuit within the intraparietal sulcus. Researchers hypothesize that the ANS underlies the development of arithmetic and there is data supporting the contribution of the ANS for math achievements. Little is known about the approximate number system of deaf children at early ages. Deaf and hearing preschool children were compared in terms of specific cognitive functions shown to be important for success in mathematics. Executive functions and symbolic and nonsymbolic magnitude comparison abilities of 7 deaf children and 14 hearing children aged 4-7 years (M = 69.90 months, SD = 11.42), were compared. To do so, neuropsychological assessments for school-aged children were adapted into Portuguese Sign Language. Significant group differences were found in abstract counting as well as in symbolic and nonsymbolic magnitude comparisons. These findings suggest that deaf children are less competent in these early numeracy skills than are their hearing peers.

Resumen La cognición de los sordos ha sido objeto de numerosos estudios que buscan comprender cómo los niños y adultos sordos procesan la información. Dichos estudios han demostrado que las personas sordas muestran diferencias en las habilidades numéricas y la función ejecutiva (FE), lo que podría ser la base de las diferencias conocidas en la forma en que las personas sordas aprenden y desarrollan sus habilidades cognitivas. Se han encontrado diferencias entre estudiantes sordos y oyentes en varias áreas de razonamiento numérico, en matemática y en la eficiencia en el procesamiento de representaciones numéricas como la comparación de magnitud. En las tareas de comparación de magnitud, los resultados dependían de si se estaban haciendo comparaciones simbólicas (números arábigos) o no simbólicas (puntos). En un estudio, los niños sordos fueron más lentos que sus compañeros oyentes en las tareas de comparación de magnitud simbólica, pero no en las tareas no simbólicas. Sin embargo, en un estudio más reciente, también se encontraron diferencias en las tareas no simbólicas. Se considera que la capacidad para comparar y discriminar grandes numerosidades depende del sistema numérico aproximado (ANS, Approximate Number System), un sistema cognitivo que se cree está gobernado por un circuito neuronal dentro del surco intraparietal. Los investigadores plantean la hipótesis de que el ANS subyace en cierta medida al desarrollo de la aritmética. Hay algunos datos que apoyan esta hipótesis: por ejemplo, las diferencias individuales en la agudeza del ANS se correlacionan positivamente con las habilidades numéricas y los logros futuros en matemática. Por otro lado, se ha encontrado un deterioro en la agudeza del ANS en niños con discapacidades de aprendizaje matemático. En consecuencia, los investigadores han propuesto que el ANS contribuye a la aparición de conceptos numéricos que los niños requieren para la competencia básica en el conteo y las comparaciones de magnitud simbólica. Otros han sugerido que la asociación entre la agudeza en la comparación de magnitud no simbólica y el rendimiento en matemática está moderada por factores de dominio general como las funciones ejecutivas (FE), en particular el control inhibitorio. En general, no está claro si existen diferencias en la agudeza de comparación de magnitud simbólica y no simbólica en niños sordos más pequeños y en qué medida se relacionan con las FE. El estudio actual examina la agudeza de las representaciones numéricas simbólicas y no simbólicas en niños sordos en edad preescolar e investiga la posible influencia del funcionamiento ejecutivo en estas habilidades matemáticas básicas. Se recolectaron datos de 21 niños portugueses del área de Lisboa, siete de los cuales eran sordos congénitamente y 14 tenían audición normal; los niños tenían entre 4 y 7 años de edad (M = 69.9 meses, DT = 11.42). Se seleccionaron tareas para medir lo siguiente: (a) FE, (b) memoria de trabajo, (c) lenguaje y (d) habilidades numéricas tempranas. Se empleó la tarea Shape School Task para evaluar FE. Se administró la versión portuguesa de la tarea de tapping de bloques de Corsi para evaluar la amplitud visuoespacial. Se desarrolló una tarea de comparación de puntos para examinar la capacidad de los niños de decidir instantáneamente cuál de las dos matrices de puntos es más grande utilizando el software Panamath. Se utilizaron dos tareas para evaluar la capacidad de los niños para producir palabras numéricas en un contexto cardinal y el Numeracy Screener para medir su capacidad para comprender la magnitud numérica simbólica. Los resultados indicaron que los niños sordos mostraron retrasos en las capacidades de comparación de magnitud simbólica y no simbólica. En las FE solo se encontraron diferencias en una tarea que implicaba una combinación de conmutación e inhibición; por lo demás, su función ejecutiva era comparable a la de los niños no sordos.

Perfil de niños con déficits en la cognición numérica / Profile of Children with Deficits in Numerical Cognition

Resumen La presente investigación tuvo como objetivo caracterizar el perfil neurocognitivo de niños en relación con las habilidades cuantitativas, intelectuales, de memoria operativa y sus aspectos emocionales. La muestra fue de 42 niños de edad escolar de 8 a 10 años, divididos en dos grupos: con dificultades en aritmética (CDA = 21) y sin dificultades en aritmética (SDA = 21), que fueron evaluados a través de pruebas cognitivas y escalas de comportamiento, que analizaron variables como: rendimiento escolar, razonamiento abstracto, memoria operativa, cognición numérica, ansiedad y estrés. El perfil de los niños CDA se caracterizó por dificultades en el rendimiento escolar de forma general. Se encontraron síntomas de estrés compatibles con fases de alerta y resistencia, baja capacidad de memoria operativa y de cognición numérica, específicamente de procesamiento numérico y cálculo.

Abstract This study aimed to characterize the neurocognitive profile of children regarding quantitative, intellectual, and mnemonic skills; and their emotional state. The sample consisted of 42 school children 8-10 years old, divided into two groups: those with difficulties in arithmetic (CDA = 21) and without difficulties in arithmetic (SDA = 21). The children were evaluated through cognitive tests and behaviour scales, which analysed variables such as scholar achievement, abstract reasoning, working memory, numerical cognition, anxiety and stress. The profile of CDA children was characterized by global difficulties in schooling achievement. Also they had stress symptoms compatible with alert and resistance phases, low capacity in working memory and numerical cognition, specifically for numerical processing and calculation.

Das representações numéricas inatas à matemática culturalmente construída / From innate numerical representations to culturally constructed mathematics / Desde las representaciones numéricas innatas hacia la matemática culturalmente construida

Dados oriundos de investigações recentes em psicologia cognitiva, neuropsicologia e neurociência cognitiva tem permitido um crescente consenso de que as representações numéricas nos adultos e o pensamento matemático culturalmente construído dependem da interação entre o chamado "senso numérico", observado em bebês humanos e em outras espécies animais, e a linguagem. Na pesquisa com bebês, a técnica do "olhar preferencial" tem permitido a descoberta de habilidades sofisticadas em idades precoces, entre elas as de soma e subtração. A neuropsicologia apresenta casos de lesões em áreas do cérebro que causam prejuízos a habilidades específicas, com preservação de outras. E a neurociência cognitiva, por meio de modernos recursos de neuroimagem, tem permitido a localização precisa de áreas cerebrais responsáveis pelo processamento numérico. Todas essas contribuições lançam luzes sobre a natureza da cognição numérica subjacente à matemática. São apresentados e discutidos dados produzidos por pesquisas nas referidas áreas, bem como suas implicações para as teorias clássicas do desenvolvimento cognitivo e do conceito de número, em particular. Discute-se também a visão decorrente sobre a relação entre biologia e cultura, que passam a ser vistas não mais de maneira dicotômica e sim como continuidade uma da outra, bem como implicações pedagógicas e sobre a formação de educadores.

Data from recent research in cognitive psychology, neuropsychology and cognitive neuroscience has allowed a growing consensus that the numerical representations in adults and the culturally constructed mathematical thinking depend on the interaction between the so-called "number sense", observed in human babies and in other animal species, and the language. In research with babies, the technique of "preferential looking" has allowed the discovery of sophisticated skills in early ages, among them those of addiction and subtraction. The neuropsychology presents cases of lesions in areas of the brain that cause damage to specific skills, with preservation of others. And cognitive neuroscience, by means of neuroimaging features modern, has allowed the precise location of brain areas responsible for numeric processing. All these contributions shed light on the nature of numerical cognition underlying mathematics. Data produced by those areas are presented and discussed research, as well as its implications for the classical theory of cognitive development and the concept of number in particular. It discusses also the vision arising on the relationship between biology and culture, which will be seen no more as dichotomous way but as a continuation of each other, as well as pedagogical implications and on the training of educators.

Datos de recientes investigaciones en psicología cognitiva, la neuropsicología y la neurociencia cognitiva han permitido un creciente consenso de que las representaciones numéricas en adultos y el pensamiento matemático culturalmente construido dependen de la interacción entre el llamado "sentido numérico", observados en bebés humanos y otras especies animales y la lengua. En la investigación con los bebés, la técnica de "mirada preferencial" ha permitido el descubrimiento de habilidades sofisticadas en edades tempranas, entre ellos los de suma y resta. La neuropsicología presenta casos de lesiones en áreas del cerebro que causan daño a las habilidades específicas, con la preservación de las demás. Y la neurociencia cognitiva, mediante modernos recursos de neuroimagen, ha permitido la ubicación precisa de las áreas del cerebro responsables por el procesamiento numérico. Todas estas contribuciones arrojan luz sobre la naturaleza de la cognición numérica subyacente a la matemática. Son presentados y discutidos datos de investigación producidos en esas áreas, así como sus implicaciones para la teoría clásica de desarrollo cognitivo y el concepto de número en particular. Se analiza también la visión que surge en la relación entre biología y cultura, que será vista no más como dicotómica sino como una continuación de ambas, así como implicaciones pedagógicas y respecto la formación de los educadores.

Cognição numérica em crianças com transtornos específicos de aprendizagem / Numerical cognition in children with specific learning disabilities / Cognición numérica en niños con trastornos específicos de aprendizaje

O objetivo do presente estudo foi investigar o desenvolvimento de sistemas específicos da Cognição Numérica (Senso Numérico - SN, Compreensão Numérica - CN, Produção Numérica - PN e Cálculo - CA) em crianças brasileiras com Transtornos Específicos de Aprendizagem. Participaram do estudo 72 crianças (36 meninos), entre 9 e 10 anos, cursando os 4º ou 5º Anos do Ensino Fundamental em escolas públicas da região centro-oeste do Estado de São Paulo, Brasil; divididas em três grupos: controle (CT, N=42), com perfil de Dislexia do Desenvolvimento (DL, N = 11) e com perfil de Discalculia do Desenvolvimento combinada com dislexia (DDc, N = 19). Todas apresentavam nível intelectual médio para faixa etária. Os Transtornos Específicos de Aprendizagem foram aferidos pelo Teste de Desempenho Escolar (Stein, 1994), no qual as crianças com DDc obtiveram necessariamente classificação 'inferior' no Teste de Aritmética. Os três grupos foram similares em SN. As crianças DL e DDc apresentaram prejuízos leves em CN. Contudo, crianças com DDc apresentaram prejuízos moderados em PN e de leve a moderado em CA, o que indica um comprometimento mais generalizado em Cognição Numérica quando comparadas aos outros grupos. Em conclusão, crianças com DDc apresentaram maiores prejuízos e defasagem em relação às crianças DL e com desenvolvimento típico nos diferentes sistemas da Cognição Numérica.

The aim of this study was to investigate the development of specific domains of Numerical Cognition (Number Sense - NS, Number Comprehension - NC, Number Production - NP, and Calculation - CA) in Brazilian children with Specific Learning Disorders. The study included 72 children (36 boys), from 9-to 10-years-old, enrolled in 4th and 5th years of elementary school of public schools at countryside of Sao Paulo State, Brazil. They were divided into three groups: control (CT, N = 42), Developmental Dyslexia (DL, N = 11) and Developmental Dyscalculia combined with dyslexia (DDc, N = 19). All participants had intellectual level within the normal range, however, children from the last two groups had Learning Disorders classified by School Achievement Test - TDE (Stein, 1994) and DDc children received necessarily classification as 'inferior' in Arithmetic Test of TDE. The children did not differ in NS. DL and DDc children showed slight deficits in NC. However, DDc children had moderate in NP and mild to moderate deficits in CA, which indicates a more generalized impairment in Numerical Cognition. Furthermore, DDc children showed discrepancy in Numerical Cognition performance when compared to the other groups. Thus, children with Learning Disorders showed different performances in Numerical Cognition, although both groups had preserved SN, DDc children showed higher deficits and discrepancy in relation DL and typically developing children.

El objetivo de este estudio fue investigar el desarrollo de los sistemas específicos de la Cognición Numérica (el Sentido Numérico - SN, la comprensión numérica - CN, la producción numérica - PN y el Cálculo - CA) en niños brasileños con Trastornos Específicos de Aprendizaje. El estudio incluyó a 72 niños (36 chicos), con edad entre 9 y 10 años, estudiantes de los años 4to y 5to de primaria en escuelas públicas de un pueblo del Estado de São Paulo, Brasil; divididos en tres grupos: control (CT, N = 42), perfil de la Dislexia de Desarrollo (DL, N = 11) y el perfil de la Discalculia del Desarrollo combinado con dislexia (DDc, N = 19). Todos tenían el nivel intelectual dentro del rango medio. Los trastornos del aprendizajes e evaluaron a través de la Prueba de Rendimiento Académico (Stein, 1994), en el que los niños con DDc obtuvieron una clasificación necesariamente "inferior" en la prueba de aritmética. Los tres grupos fueron similares en SN. Los niños con DL y DDc mostraron ligeras pérdidas en CN. Sin embargo, los niños con DDc sufrieron daños moderados en PN y de leves a moderados en CA, por lo tanto, exhibieron un deterioro más generalizado en la cognición numérica en comparación a los otros grupos. En conclusión, los niños con DDc presentaron mayores perjuicios do que niños con DL o desarrollo típico de los diferentes sistemas de la Cognición Numérica.