Precursori neurocognitivi del senso del numero: dinamica neurale dell’integrazione multisensoriale della numerosità nei neonati.

The ability to represent and discriminate the approximate numerosity of a set of elements—known as the number sense—is considered a preverbal and cross-modal cognitive ability, present from the very first days of life. Recent studies suggest that newborns are capable of perceiving numerosity as an abstract property and of integrating quantitative information across different sensory modalities, even in the absence of language or symbolic experience. The present work is part of an ongoing experimental project at the Baby Lab of CIMeC (Center for Mind/Brain Sciences) – University of Trento, in collaboration with the Pediatric Unit of the Santa Maria del Carmine Hospital in Rovereto. The aim of the study is to investigate the neural mechanisms underlying cross-modal numerosity processing in full-term newborns (aged 0–3 days) exposed to audiovisual stimuli characterized by numerically congruent or incongruent pairings between visual and auditory elements. For each participant, visual attention was recorded through behavioral video recordings, followed by manual offline coding of fixation durations under the two experimental conditions. Neural responses to visual stimulation (either numerically congruent or incongruent with the auditory stimulation) were computed from EEG recordings by presenting visual arrays with a frequency-tagging design and measuring the associate EEG entrainment. Preliminary results from the two types of analysis reveal a dissociation between fixation times and the neural dynamics of cross-modal numerosity processing emerging from EEG data. While fixation durations were equivalent across conditions, EEG responses showed distinct patterns: in the incongruent condition, neural responses were strongly synchronized to visual stimulation. In contrast, during the congruent condition, visual responses were markedly suppressed in parieto-temporal regions. These findings indicate a very early form of cross-modal adaptation to numerosity, even when the sensory streams are temporally asynchronous. This study contributes to the understanding of the early cognitive foundations of numerical representation and supports the use of non-invasive behavioral and electrophysiological measures as valid tools for investigating neonatal neurocognitive development—with potential applications in clinical research and early identification of atypical developmental trajectories.

La capacità di rappresentare e discriminare la numerosità approssimativa di un insieme di elementi, nota come senso del numero, è considerata una competenza cognitiva preverbale e transmodale, presente fin dai primissimi giorni di vita. Studi recenti suggeriscono che i neonati siano in grado di percepire la numerosità come una proprietà astratta e di integrare informazioni quantitative provenienti da canali sensoriali differenti, anche in assenza di linguaggio o esperienza simbolica. Il presente lavoro si colloca all’interno di un progetto sperimentale attivo presso il Baby Lab del CIMeC (Centro Interdipartimentale Mente/Cervello) dell’Università di Trento, in collaborazione con l’U.O. di Pediatria dell’Ospedale Santa Maria del Carmine di Rovereto. L’obiettivo dello studio è indagare i meccanismi neurali alla base dell’elaborazione cross-modale della numerosità in neonati a termine (età: 0–3 giorni) esposti a stimolazioni audiovisive caratterizzate da condizioni di congruenza o incongruenza numerica tra stimoli visivi e uditivi. Per ciascun partecipante, l’attenzione visiva è stata registrata tramite videoregistrazioni del comportamento visivo, analizzate con una codifica manuale offline della durata delle fissazioni nelle due condizioni sperimentali. Le risposte neurali alla stimolazione visiva (numericamente congruente o incongruente con quella uditiva) sono state ottenute da registrazioni EEG, attraverso un paradigma di frequency-tagging, misurando l’entrainment associato. I risultati preliminari delle due tipologie di analisi rivelano una dissociazione tra i tempi di fissazione e le dinamiche neurali dell’elaborazione cross-modale della numerosità evidenziate dai dati EEG. Mentre la durata delle fissazioni visive risulta simile tra le due condizioni, le risposte neurali mostrano pattern distinti: nella condizione incongruente, le risposte neurali risultano fortemente sincronizzate alla stimolazione visiva; al contrario, nella condizione congruente, le risposte visive appaiono significativamente soppresse nelle regioni parieto-temporali. Questi risultati suggeriscono una forma molto precoce di adattamento cross-modale alla numerosità, anche in presenza di asincronia temporale tra i flussi sensoriali. Il presente studio contribuisce alla comprensione delle basi cognitive precoci della rappresentazione numerica, proponendo l’utilizzo di misure comportamentali ed elettrofisiologiche non invasive come strumenti validi per lo studio dello sviluppo neurocognitivo neonatale, con possibili implicazioni per la ricerca clinica e l’identificazione precoce di traiettorie atipiche.