Neuroentwicklungs‑Gemeinsamkeiten in kognitiven Kontrollnetzwerken für Mathematik und Lesen: Metaanalyse von 3.308 Teilnehmenden

Warum diese Forschung im Alltag wichtig ist

Wie gut Kinder lesen lernen und mit Zahlen umgehen können, prägt ihren Schulerfolg, ihre beruflichen Perspektiven und sogar ihre langfristige Gesundheit. Diese Fähigkeiten steigen und fallen häufig gemeinsam: Kinder, die im Lesen stark sind, sind oft auch in Mathematik gut, und wer in einem Bereich Schwierigkeiten hat, kämpft häufig auch im anderen. Dieser Artikel stellt eine auf den ersten Blick einfache, aber praktisch einflussreiche Frage: Verlassen sich unsere Gehirne auf ein gemeinsames „Kontrollsystem“, das sowohl beim Lesen als auch beim Rechnen hilft, und entwickelt sich dieses System von der Kindheit bis ins Erwachsenenalter unterschiedlich?

Zwei schulische Fähigkeiten, ein gemeinsames Gehirnwerkzeug

Lesen und Rechnen sehen äußerlich sehr unterschiedlich aus — Buchstaben versus Ziffern, Geschichten versus Summen —, doch frühere Arbeiten zeigten, dass die Leistungen in beiden Bereichen stark miteinander verknüpft sind. Die Autorinnen und Autoren fassten Ergebnisse aus 179 bildgebenden Studien zusammen, die 3.308 Personen umfassten, um zu prüfen, ob diese Verhaltensverbindung auf gemeinsame neuronale Mechanismen zurückgeht. Sie konzentrierten sich auf Studien, die leichtere gegenüber schwierigeren Aufgaben innerhalb jedes Fachs verglichen, etwa einfache versus komplexe Rechenaufgaben oder Wort- versus Satzlesen. So konnten sie Hirnareale trennen, die grundlegende Wahrnehmung verarbeiten, von solchen, die eingreifen, wenn geistiger Aufwand, Planung und Aufmerksamkeit erforderlich sind.

Mathematik und Lesen haben eigene „Heimbasen”

Die Metaanalyse bestätigte, dass Mathematik und Lesen jeweils auf unterschiedlichen, spezialisierten Regionen beruhen. Zahlen- und Rechenaufgaben aktivierten vorwiegend parietale und frontale Bereiche, die an Mengenerfassung, räumlicher Aufmerksamkeit und Arbeitsgedächtnis beteiligt sind. Leseaufgaben hingegen zogen konstant ein linksseitiges Netzwerk in den Temporallappen und Okzipitallappen heran, einschließlich Regionen, die geschriebene Wortformen decodieren und mit Lauten und Bedeutungen verknüpfen. Diese Befunde fügen sich in Jahrzehnte der Forschung, die zeigen, dass Arithmetik auf Systemen beruht, die Magnitude und schrittweises Problemlösen verarbeiten, während Lesen auf Systemen aufbaut, die auf Sprache und visuelle Worterkennung spezialisiert sind.

Ein gemeinsamer Kontrollknoten für anstrengendes Denken

Neben diesen fach­spezifischen „Heimbasen” zeigte die Studie eine auffällige Überlappung: Sowohl Mathematik als auch Lesen, insbesondere bei anspruchsvolleren Aufgaben, aktivierten wiederholt ein gemeinsames Set von Kontrollregionen, bekannt als Salienznetzwerk. Zentrale Knotenpunkte sind hier die anteriore Insula und der dorsomediale präfrontale Kortex — Bereiche, denen zugeschrieben wird, dass sie dabei helfen, sich auf Wichtiges zu konzentrieren, zwischen mentalen Routinen zu wechseln und zu entscheiden, wie viel Anstrengung investiert werden soll. Wenn Erwachsene und Kinder schwierigere Probleme oder komplexeren Text bewältigten, schalteten sich diese Knoten unabhängig davon ein, ob es um Zahlen oder Wörter ging. Zusätzliche Analysen von Tausenden weiterer Bildgebungsbefunde zeigten, dass diese Knoten auch mit allgemeinen Fähigkeiten wie Aufmerksamkeit, Gedächtnis und Schlussfolgern verbunden sind, was die Vorstellung stützt, dass sie ein domänenübergreifendes Kontrollsystem bilden.

Wie sich Kinder‑ und Erwachsenenhirne unterscheiden

Die Autorinnen und Autoren verglichen außerdem die Gehirnmuster von Kindern und Erwachsenen. Kinder zeigten eine breitere und stärkere Aktivierung von Kontrollnetzwerken bei sowohl Mathematik als auch Lesen, selbst bei relativ einfachen Aufgaben. Ihre parietalen und temporalen Aktivierungen waren ebenfalls ausgedehnter. Erwachsene hingegen nutzten stärker ge‑stromlinte, hintere „Experten“-Regionen, die vertraute Symbole und Fakten effizient verarbeiten, während sie bei wirklich herausfordernden Aufgaben weiterhin präfrontale Kontrollknoten rekrutierten. Dieses Muster deutet auf eine entwicklungsbedingte Verschiebung hin: Mit Erfahrung und Schulbildung werden spezialisierte Mathematik‑ und Leseschaltkreise feiner abgestimmt, sodass das Gehirn bei Routineproblemen weniger auf allgemeine Kontrollmechanismen angewiesen ist und diese für Situationen spart, die tatsächlich zusätzliche Anstrengung erfordern.

Was das für Lernen und Schwierigkeiten bedeutet

Insgesamt stützt die Übersichtsarbeit die Idee, dass ein gemeinsames Netzwerk für kognitive Kontrolle zum Erfolg in sowohl Mathematik als auch Lesen beiträgt, statt dass die Ähnlichkeiten nur ein loses Nebenprodukt vieler unzusammenhängender Prozesse sind. Die Fähigkeit, Aufmerksamkeit zu halten, flexibel Strategien zu wechseln und verschiedene Gehirnsysteme zu koordinieren — Funktionen, die mit der anterioren Insula und dem dorsomedialen präfrontalen Kortex verknüpft sind — scheint zentral für das Lernen in beiden Bereichen zu sein. Diese gemeinsame Architektur kann erklären, warum Lernprobleme in Mathematik und Lesen so häufig zusammen auftreten und warum Interventionen, die Aufmerksamkeit, Motivation und strategisches Denken stärken, die Leistungen fachübergreifend verbessern können. Für Eltern, Lehrkräfte und Kliniker ist die Botschaft klar: Die Förderung allgemeiner Fähigkeiten der kognitiven Kontrolle bei Kindern ist kein bloßer Zusatz — sie ist ein wesentlicher Bestandteil, um sie zu sicheren Leserinnen und Lesern und erfolgreichen Problemlösern zu machen.

Zitation: Ünal, Z.E., Park, Y., Simsek, E. et al. Neurodevelopmental commonalities in cognitive control networks for mathematics and reading in meta-analysis of 3308 participants. Nat Commun 16, 8398 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-63259-8

Schlüsselwörter: kognitive Kontrolle, Mathematik und Lesen, Gehirnentwicklung, Salienznetzwerk, Lernschwierigkeiten