《Brain Sciences》：Numerical Cognition in Neurodegenerative Disorders: A Systematic Review of Patterns of Preservation and Impairment
背景/目的：数值认知包含支持数值信息的表征、理解、产生和操作的多种加工过程。尽管神经退行性疾病中已有数值损伤的描述，但不同疾病和数值领域的研究结果仍较为分散。本系统综述旨在描述各类神经退行性疾病中核心数值能力的保留与损伤模式，并探讨其对认知模型和临床评估的意义。方法：研究人员系统检索了PubMed、Web of Science和PsycINFO数据库，纳入以英语或法语发表、针对患有神经退行性疾病或轻度认知障碍（MCI）成人进行核心数值认知检查的原始实证研究，同时补充筛查参考文献列表。研究人员采用针对研究设计的乔安娜·布里格斯研究所（JBI）偏倚风险评估工具评价方法学质量。最终纳入47项发表于1989年至2026年间符合标准的研究。由于研究设计、临床人群和数值测量工具的异质性较大，本研究采用定性综合分析方法。结果：不同疾病、个体和疾病阶段的数值特征差异显著，但仍呈现若干总体趋势。基础数字理解和数量加工通常相对保留，而需要转换、提取或操作数值信息的加工过程则更易受损。算术事实知识的保留程度不一，包括存储知识与提取之间的分离。计算程序和复杂计算是最常受累的能力之一。证据在阿尔茨海默病（AD）和语义变异型原发性进行性失语（svPPA）中最充分，而在其他几种神经退行性疾病中仍较有限。结论：数值认知在不同神经退行性疾病中受到差异性影响，支持其多成分组织架构。这些发现提示多领域评估可能比依赖单一计算任务更具临床价值。然而，研究方法学异质性、各研究方法学强度的差异以及多种疾病可用证据有限，降低了这些模式可推广性的可信度，目前尚无法界定可靠的疾病特异性数值特征。注册：OSF，10.17605/OSF.IO/DU2Y9。资助：无。
1. 引言
数值在日常生活中无处不在。数值能力是管理财务、购物、解读日期和时间、遵循用药说明以及处理数量和测量等活动所必需的。因此，数字加工和计算的获得性损伤会严重干扰日常功能和生活独立性。虽然数值困难在复杂的日常活动中表现最为明显，但功能性数算应与支撑数值加工的核心认知机制相区分。功能性数算涉及在日常情境中有效运用数值信息，而核心数值认知则涵盖理解、产生、提取和操作数值信息所需的表征和加工过程。本综述主要关注符号性数值加工，包括数字理解与产生、转码、算术事实知识和计算。
数值认知并非单一能力，而是由部分可分离的表征和加工成分组成。McCloskey等人的认知神经心理学模型中，数字加工涉及独立的理解和产生机制，以及分别处理算术事实和计算程序的系统。三重编码模型则提出数字可以三种主要格式表征：模拟数量码代表数值量、视觉-阿拉伯数码代表数字符号、听觉-言语码支持言语介导的数值加工。两个模型均强调数值认知的多成分性质，并为理解脑功能障碍后选择性保留与损伤的数值能力提供了框架。据此，本综述考虑四个主要领域：数字理解、数量和数值语义；数字产生与转码；算术事实与算术知识；以及计算程序与复杂计算。
数值认知在神经退行性疾病背景下尤为重要。多数研究聚焦于阿尔茨海默病（AD）和语义变异型原发性进行性失语（svPPA），较少证据涉及轻度认知障碍（MCI），而对后部皮质萎缩（PCA）、帕金森病（PD）、语词减少变异型原发性进行性失语（lvPPA）和额颞叶痴呆（FTD）的研究非常有限。这些疾病在主要认知表现和神经退行模式上差异显著。尽管某些疾病的证据仍然稀少，但通过比较不同疾病，可以检验数值认知的不同成分是否随语言、语义记忆、视空间加工、记忆或执行功能的衰退而表现出不同的易损性。反之，跨疾病的保留与损伤模式有助于阐明特定数值能力对这些广泛认知系统的依赖程度。因此，神经退行性疾病为研究数值认知的临床表现和功能组织提供了有价值的框架。
尽管已有数十年的研究积累，文献仍较为零散。不同研究使用了高度异质的方法，从全面的数字加工成套测验到针对特定能力如数量加工、转码、算术事实提取或计算的实验任务。证据在不同疾病和数值领域间分布不均，既包括群体研究也包括详细的个案研究。这种多样性使得判断是否存在一致性的保留与损伤模式变得困难。以往综述曾讨论过一般意义上的获得性计算障碍的认知和神经组织，另一些则聚焦于特定神经退行性疾病中的数值能力，包括一篇早期主要关注AD的痴呆综述。然而，据我们所知，尚未有研究对神经退行性疾病和核心数值认知的主要领域进行系统性综合。
本系统综述旨在综合现有关于神经退行性疾病中核心数值认知的证据。本综述将核心数值认知定义为支持数值信息表征、理解、产生、操作和计算的认知加工过程，主要侧重符号性数值加工。具体目标包括：(1) 描述不同疾病中数值能力的保留与损伤模式；(2) 考察这些发现在数值认知主要成分（数字理解、数量和数值语义；数字产生与转码；算术事实与算术知识；计算程序与复杂计算）中的表现；(3) 探讨其对数值认知的认知和神经解剖学解释以及临床评估的意义。通过整合跨疾病和数值领域的发现，本综述旨在澄清哪些数值认知成分在神经退行性疾病中相对坚韧或脆弱，并指出现有证据的主要空白。
2. 材料与方法
2.1. 检索策略
研究人员制定了系统性文献检索策略，以识别有关神经退行性疾病中数字加工的研究。检索策略兼顾临床诊断组和数值认知的关键领域。检索三个电子数据库：PubMed、PsycINFO（通过Ovid）和Web of Science核心合集。此外，人工筛查纳入文章的参考文献列表以识别额外合格研究。未使用其他补充检索来源。
检索结合受控词汇（如MeSH或数据库特定主题词）和自由文本关键词，涵盖神经退行性疾病和数值认知术语。诊断术语包括阿尔茨海默病、痴呆、轻度认知障碍、原发性进行性失语、额颞叶痴呆、帕金森病、路易体病和后部皮质萎缩。数值认知术语包括计算障碍、数字加工、数值认知、数字比较、数量比较、数字转码、数字线、心理数字线、数值量及相关术语。检索策略根据每个数据库的语法和索引结构进行调整。
未设置出版日期限制。三个数据库中未应用语言筛选；在筛选阶段仅纳入英语或法语发表的文章。初始检索于2026年4月20日在PubMed、PsycINFO（Ovid）和Web of Science核心合集中进行。相同数据库检索策略于2026年7月16日重新运行，无出版日期限制，以识别新增潜在合格记录。完整的数据库检索策略见补充材料S2。所有检索记录导出至Covidence进行文献管理、去重和筛选。
2.2. 研究选择与数据提取
本综述依据PRISMA 2020声明进行报告。本系统综述于2026年8月24日在开放科学框架（OSF）进行追溯注册。注册在综述和稿件完成后完成，不应视为前瞻性预注册。经自动和手动去重后，对标题和摘要进行筛选以确定潜在合格性。随后获取并评估所有潜在合格研究的全文。标题/摘要筛选、全文资格评估和数据提取均由作者本人完成。
纳入标准包括：(1) 报告原创实证数据；(2) 以英语或法语撰写；(3) 纳入经临床诊断为神经退行性疾病或与神经退行性疾病相关的轻度认知障碍的成人；(4) 使用标准化或实验性数值任务评估至少一项核心数值认知成分。当原始研究报告了治疗或研究团队建立的临床诊断时，即认为神经退行性疾病得到临床诊断。不要求明确报告正式诊断标准。对于MCI样本，假定神经退行性病因基于原始研究提供的诊断特征，本综述未独立确认。合格的数值领域包括数字理解、数字产生、数字转码、数量表征与加工、数值比较与排序、算术事实提取以及心算或笔算。这些领域在研究和数据提取前预先定义，并指导后续的数据提取组织和定性综合。
本综述将核心数值认知定义为支持符号性数值信息表征、理解、产生、操作和计算的认知加工过程。功能性数算因不仅依赖数值认知还依赖执行功能、记忆、语言和视空间能力的交互作用而被排除在主要范围之外。仅评估非符号性数量感知而未进行更广泛的符号性数值认知评估的研究也被排除。同时包含核心数值认知和功能性数算测量的研究予以保留，但仅提取和综合核心数值认知相关数据。同样，包含合格符号性数值测量和非符号性数量测量的研究予以保留，后者在与数值认知表征相关时予以报告。
排除标准包括：(1) 关注非神经退行性人群；(2) 未包含任何直接的核心数值认知评估；(3) 未提供足够方法学细节和结果数据以允许提取和综合至少一项核心数值认知成分；(4) 使用数值刺激或任务主要研究神经激活或其他非数值过程而未提供独立的核心数值认知行为评估；(5) 包含混合诊断组且未按诊断分别报告数值认知结果；(6) 仅依赖全局认知筛查工具中的数值项目；(7) 仅评估功能性数算而不包含任何核心数值认知测量；(8) 综述、社论、缺乏足够方法学信息的会议摘要或其他非实证出版物。
对每项纳入研究，提取出版特征、研究设计、诊断组别、样本特征、施行的数值任务和对照组信息。同时收集评估的具体数值领域、主要发现、作者解释、提出解释数值损伤的认知机制以及每项研究的方法学优势和局限。这些数据构成结果部分定性综合的基础。
2.3. 方法学评价
所有纳入研究的方法学质量使用针对研究设计的乔安娜·布里格斯研究所（JBI）偏倚风险评估检查表进行评估。分析性横断面研究使用修订版JBI分析性横断面研究偏倚风险评估工具；单个案研究使用JBI病例报告检查表；病例系列和多案例研究使用JBI病例系列检查表；纵向队列研究使用修订版JBI队列研究偏倚风险评估工具。每个适用条目评定为“是”、“否”、“不清楚”或“不适用”。由于检查表评估设计特定的方法学特征，未计算汇总质量评分或跨设计排名。研究层面评价结果见补充材料S1，并在解释证据强度和一致性时加以考虑。方法学评价由作者本人进行。
3. 结果
3.1. 研究选择
数据库检索共识别395条记录：PubMed 135条、PsycINFO 112条、Web of Science核心合集148条。去除175条重复记录后剩余220条独特记录用于标题和摘要筛选。其中117条被排除，剩余103篇报告进入全文评估。通过人工筛查纳入文章参考文献列表额外识别7项研究并进行资格评估。经全文审查，63篇文章因不符合预定纳入标准被排除。最终共47项研究满足所有纳入标准，纳入定性综合。研究选择流程见图1。
3.2. 研究主要特征
最终综述纳入47项发表于1989年至2026年的研究，跨度近四十年。由于多项研究包含不止一个诊断组，以下报告的数字并非互斥。AD是研究最充分的疾病，出现在27项研究中。三项研究纳入了AD患者并将其数字加工表现与其他神经退行性疾病进行比较。五项研究将MCI作为单独组或与AD患者一同纳入。十二项研究纳入svPPA或语义性痴呆（SD）患者。两项研究调查PCA，两项研究调查PD，一项研究调查lvPPA，三项研究纳入FTD参与者。在包含多种神经退行性疾病的研究中，数值认知结果按诊断组分别报告。纳入研究的主要特征见表1。
纳入研究的方法学特征差异较大。47项研究中，29项采用横断面群体设计，14项为个案研究，1项采用多个案设计，2项为病例系列，1项为纵向群体研究。14项个案研究中有5项包含纵向随访。早期研究以个案和小型病例系列研究为主，反映了认知神经心理学用于刻画选择性数值损伤并推断数值认知功能架构的历史传统。这些详细研究为保留与损伤能力之间的分离提供了重要见解，并在数值认知理论模型的发展中发挥了核心作用。近期研究越来越多地采用横断面群体设计，常结合全面神经心理学评估与结构性或功能性神经影像学以探究数值缺陷的神经相关性。然而，中等至大型患者队列的研究仍相对较少，纵向研究仍不常见。数值评估差异显著，从全面的成套测验到针对单一领域的任务。
方法学评价显示，纳入研究在诊断确定性和参与者特征描述方面总体充分，但方法学严谨性因设计而异。分析性横断面研究中，纳入和诊断标准通常明确，结果评估和统计分析基本适当，样本描述充分。最常见的局限在于对潜在混杂因素的处理：尽管经常识别相关人口统计学或认知变量并匹配关键特征，但多项研究未在设计或统计分析中进一步处理潜在混杂。个案研究通常提供详细的临床、神经心理学和实验特征描述；JBI病例报告检查表中专门涉及治疗干预的项目对这些观察性认知神经心理学研究不适用。少数病例系列和纵向研究的主要局限在于病例纳入记录或随访完整性方面。
3.3. 神经退行性疾病中的数值认知
鉴于研究间在数值领域数量和类型上的显著异质性，以下按神经退行性疾病综合发现，必要时在各疾病内按数值领域组织结果。
3.3.1. 阿尔茨海默病
AD研究揭示了数值损伤严重程度和性质的显著异质性。基础数字理解和数量加工在多项研究中相对保留，尽管算术表现较差，但也有研究报道更广泛的损伤。Roquet等人发现与抑制功能相关的数量判断受损。Martini等人则发现常规数值能力大体保留，但在更生态化的复杂数值任务中出现困难。
转码困难频繁出现但异质性高。群体研究记录了错误模式的显著变异，跨语言差异表明语言和数字词结构的影响。Macoir等人报告了插入和持续错误，而个案研究显示了涉及特定转码通路或阿拉伯数字阅读的更选择性损伤。
算术和计算是最持续受影响的领域之一。表现随疾病严重程度加重而恶化，左侧颞顶叶代谢相关性被报道。更具体的缺陷涉及计算程序、算术事实提取、算术规则（尽管乘法事实保留）以及更广泛的算术损伤。相反，算术记忆提取可保持完整，尽管对抑制需求更为敏感，并且尽管存在海马萎缩，个体间变异仍很大。
纵向和个案研究进一步展示了数值成分间的分离，包括数量知识的相对保留伴随其他方面的进行性恶化，以及数字加工保留但算术程序受损。
3.3.2. 轻度认知障碍
五项研究检查了MCI。Zamarian和Stadelmann等人以及Zamarian和Semenza等人发现算术知识提取保留，但当任务施加更大抑制需求时表现较差。Benavides-Varela等人报告了涉及数字理解、转码、数值规则和笔算的更广泛困难，而Jurado和Rosselli发现基本数值表征相对保留但基于规则的算术表现较差。Macoir等人还记录了转码错误，包括持续错误、词汇错误和插入错误。
总体而言，有限且异质的证据表明MCI中基本数值知识可能相对保留，而在需要转码、算术规则或执行控制的任务上变异性更大。然而，研究数量少阻碍了对一致性MCI特异性特征的界定。
3.4. 语义变异型原发性进行性失语
在十二项svPPA研究中，普遍语义知识的严重退化并不必然导致同等程度的数值知识丧失。多项个案和群体研究记录了尽管语义严重受损但数值能力相对保留。Papagno等人也报告了尽管语义严重退化但基于数量的数字处理、转码和计算程序保留。尽管有时存在算术事实、程序或数学符号的特异性缺陷，Papagno等人（2013）进一步表明乘法事实的直接提取可能受损，但正确答案的识别和代偿性计算策略的使用仍有效。纵向上，Cappelletti等人记录了渐进的计算和程序困难，而Jefferies等人观察到言语数字处理和转码的逐渐损害，而非言语数量知识相对保留。
然而，个体间变异性显著。Cappelletti等人发现数值和算术知识比非数值语义知识保留更好，而Crutch和Warrington报告了数量事实的显著损伤。Luzzi等人在大多数患者中发现算术符号识别、事实提取和计算缺陷，而Diesfeldt显示算术事实提取受损但程序保留。Papagno等人（2013）增加了一种中间模式，其中算术事实提取选择性易损，而算术原则和程序计算相对完整。
因此，svPPA的特征是数值认知的相对而非绝对保留，在成分、个体和疾病阶段之间存在显著变异。
3.5. 后部皮质萎缩
两项研究检查了PCA。在一例详细个案中，Delazer和Karner等人发现了异质的数字加工损伤，减法和除法比加法和乘法受影响更大。在较大样本中，Kas等人发现39名患者中有25名（64%）出现计算障碍，较差的计算与左侧角回灌注降低相关。因此，有限的可用证据表明PCA中存在显著但可能异质的计算损伤。
3.6. 帕金森病
仅有两项研究调查了PD，且在检查的数值能力上差异显著。Zamarian等人发现患者在大多数数字加工和计算测量上与健康对照表现相当，困难主要在更具挑战性的心算和计算广度任务中显现。因此，相对基本的数值能力似乎大致保留，而当数值加工施加更大认知需求时表现更易受损。
Loenneker等人通过区分认知正常PD（PD-NC）和I级轻度认知障碍PD（PD-MCI）扩展了对基本数字加工的检查。PD-NC组表现与健康对照基本相当，而差异在PD-MCI中更明显，特别是符号性和非符号性数量加工。相比之下，整体转码准确性不能区分PD-NC和PD-MCI，尽管两组在错误类型上存在差异。重要的是，观察到的数量加工差异不能完全由分析中考虑的领域一般认知测量解释。总体而言，两项研究表明PD-NC中基本数值加工相对保留，而复杂计算和PD-MCI中的数量加工易损性显现。
3.6.1. 语词减少变异型原发性进行性失语
仅有一项研究调查了lvPPA。Macoir等人比较了14名lvPPA患者与28名人口学匹配的健康对照，使用全面成套测验评估数字识别与理解、数字产生/转码和计算。三个领域的数值表现均下降，但损伤严重程度呈梯度。识别和理解受影响最小，转码处于中间水平，计算是最严重受损的领域。在任务层面，阿拉伯数字和数字词的基本识别以及数量比较相对保留，而多项转码任务出现困难。计算缺陷更广泛，涵盖算术符号产生、四种基本心算运算和文字题解决。
在分别控制语言表现和全局认知状态后，整体数值表现的组间差异仍显著。尽管基于单篇研究，这些发现表明存在从相对保留的识别/理解到更显著的转码尤其是计算困难的梯度损伤模式。
3.6.2. 额颞叶痴呆
三项研究包含FTD亚组。Crutch和Warrington报告了数量相关知识、算术运算和算术事实的困难，但缺乏健康对照组限制了解释。Cappelletti等人发现计算受损，其他数值领域表现变异更大。
Halpern等人提供了最清晰的群体水平证据，显示口头计算比健康对照更差，特别是除法，以及工作记忆与计算准确性之间的关联。总体而言，可用证据主要指向计算易损性，但不足以界定特征性FTD数值特征。
