大脑处理数学的区域主要集中在顶叶、额叶和基底神经节等区域。这些脑区通过协同工作完成数字感知、运算推理和空间想象等数学活动，不同数学任务会激活不同神经网络。
1、顶叶皮层
顶叶皮层特别是顶内沟区域，负责处理数字大小比较和简单算术运算。该区域损伤可能导致计算障碍，患者无法理解数字符号含义或完成基础加减法。顶叶后部还参与空间数字表征，如数轴心理映射能力。
2、前额叶皮层
前额叶背外侧区主导复杂数学推理和问题解决，涉及工作记忆和逻辑推理过程。该区域活跃度随数学难度增加而提升，在解代数方程或几何证明时尤为关键。前额叶损伤可能影响抽象数学思维但保留基础计算能力。
3、基底神经节
基底神经节通过皮质-基底节环路参与数学事实的自动化提取，如乘法口诀的快速回忆。该区域与程序性记忆相关，数学熟练者进行简单运算时该区域激活更显著。帕金森病患者常出现算术速度下降与此有关。
4、枕叶视觉区
枕叶纹状皮层处理数字符号的视觉识别，将阿拉伯数字或几何图形转化为神经信号。该区域功能异常可能导致数字失认症，患者虽能计算但无法辨认数字形态。视觉空间能力还与几何图形分析密切相关。
5、边缘系统
杏仁核和海马体参与数学焦虑的情绪调节与数学记忆巩固。高数学焦虑者面对数学题时杏仁核过度激活，而海马体则帮助存储数学概念和公式。情绪波动可能通过边缘系统影响数学表现。
保持规律的有氧运动可促进大脑数学区域的血氧供应，地中海饮食中的欧米伽3脂肪酸有助于神经髓鞘形成。建议通过数独、棋类游戏等认知训练强化数学神经网络连接，避免长期睡眠不足影响前额叶功能。儿童数学能力发展关键期应注重具象到抽象思维的渐进培养。