Gradient funkcjonalny kory wrzecionowatej do rozpoznawania znaków chińskich, część 1

Abstrakcyjny

Zaproponowano, że wizualne rozpoznawanie słów ma organizację funkcjonalną i przestrzenną odpowiadającą hierarchicznym formom słów przypominającym język w lewym zakręcie wrzecionowatym (FG) podczas wizualnego rozpoznawania słów w językach alfabetycznych.

Wizualne rozpoznawanie słów i pamięć są ze sobą ściśle powiązane. Badania pokazują, że trening umiejętności wizualnego rozpoznawania słów może poprawić zdolność mózgu do zapamiętywania i promować ogólny rozwój funkcji mózgu.

Po pierwsze, wizualne rozpoznawanie słów poprawia naszą pamięć roboczą. Pamięć robocza jest formą pamięci krótkotrwałej, która pomaga nam przetwarzać i przechowywać informacje podczas wykonywania złożonych zadań poznawczych. Na przykład, jeśli chcemy przeczytać książkę, musimy zapamiętać wiele informacji, takich jak treść książki, numer strony i rozdział w tym samym czasie, co wymaga od nas dużej zdolności pamięci roboczej. Trening wizualnego rozpoznawania słów może zwiększyć naszą zdolność przetwarzania i zapamiętywania informacji tekstowych oraz skutecznie poprawić poziom naszej pamięci roboczej.

Po drugie, zdolność wizualnego rozpoznawania słów może również poprawić naszą zdolność pamięci długotrwałej. Pamięć długoterminowa odnosi się do informacji przechowywanych w mózgu i charakteryzujących się dużą trwałością, obejmujących język, wydarzenia historyczne, wiedzę kulturową itp. Trening wizualnego rozpoznawania słów może pomóc nam pogłębić zrozumienie i zapamiętywanie informacji tekstowych, promując w ten sposób tworzenie i konsolidacja pamięci długotrwałej.

Krótko mówiąc, zdolność wizualnego rozpoznawania słów odgrywa ważną rolę w promowaniu naszej pamięci. Trenując umiejętności wizualnego rozpoznawania słów, możemy poprawić naszą pamięć roboczą i pamięć długoterminową, kładąc solidny fundament pod przyszłą naukę i pracę. Bądźmy dobrej myśli, kontynuujmy zgłębianie tajników treningu wizualnego rozpoznawania słów i poprawiajmy nasz poziom poznawczy. Widać, że musimy poprawić pamięć, a Cistanche desericola może znacznie poprawić pamięć, ponieważ Cistanche desericola to tradycyjny chiński materiał leczniczy, który ma wiele unikalnych efektów, z których jednym jest poprawa pamięci. Skuteczność mięsa mielonego wynika z różnych zawartych w nim składników aktywnych, w tym kwasów, polisacharydów, flawonoidów itp. Składniki te mogą na różne sposoby promować zdrowie mózgu.

Kliknij Wiedz, aby poprawić pamięć krótkotrwałą

Jednak nadal nie jest jasne, czy podczas rozpoznawania znaków chińskich istnieją podobne gradienty funkcjonalne reprezentacji słownopodobnej.

W tym badaniu przyjęliśmy metody analizy aktywacji jednowymiarowej i analizy podobieństwa reprezentacji (RSA), aby zbadać organizację funkcjonalną w FG do rozpoznawania znaków chińskich przy użyciu danych zadaniowych fMRI. Rdzennym chińskim czytelnikom zaprezentowano wizualnie cztery typy bodźców przypominających znaki (tj. postacie prawdziwe, pseudoznaki, znaki fałszywe i kombinacje obrysów).

Po analizie zaobserwowaliśmy gradient funkcjonalny od tyłu do przodu w lewym FG, odpowiadający stopniowi podobieństwa bodźców do charakteru. Ponadto odrębne podregiony lewego FG zawierają różne kody ortograficzne. Środkowa część lewego FG była zaangażowana w abstrakcyjne przetwarzanie ortograficzne, podczas gdy przednia część lewego FG była zaangażowana w ortograficzne przetwarzanie leksykalne (tj. mapowanie ortografii na fonologię lub semantykę).

Warto zauważyć, że dla prawej FG nie znaleźliśmy podobnego wzorca kodowania selektywności względem podobieństwa postaci, co wskazuje na asymetrię funkcjonalnej organizacji hierarchicznej na korzyść lewej półkuli.

Podsumowując, nasze odkrycia ujawniły, że lewa FG przedstawia funkcjonalne przetwarzanie gradientu od tyłu do przodu na potrzeby rozpoznawania znaków chińskich, co poszerza naszą wiedzę na temat psychologicznych, neuronowych i obliczeniowych teorii czytania słów.

Słowa kluczowe:

Rozpoznawanie znaków chińskich; gradient funkcjonalny; kora wrzecionowata; analiza podobieństwa reprezentacyjnego; jednoczynnikowa analiza aktywacji.

Oświadczenie o znaczeniu

Lewy zakręt wrzecionowaty (FG) jest niezbędny do czytania, jednak jego organizacja funkcjonalna podczas czytania chińskiego pozostaje niejasna.

Tutaj ujawniliśmy gradient funkcjonalny od tyłu do przodu, odpowiadający niższym i wyższym bodźcom charakterystycznym w lewym FG podczas rozpoznawania znaków chińskich, ale nie w jego prawym homologu.

Stosując analizę podobieństwa reprezentacji (RSA), zidentyfikowaliśmy dwa funkcjonalnie segregowane podregiony lewego FG: część środkowa do przetwarzania ortograficznego w formie wyrazów i część przednia do przetwarzania ortograficznego leksykalnego.

Podsumowując, odkryliśmy, że tylne, środkowe i przednie obszary lewej FG reagują na różne hierarchie ortograficzne, wykonując w ten sposób różne, ale uzupełniające się obliczenia. W oparciu o ten wzór gradientu lewy FG współdziała z innymi regionami sieci językowej, aby umożliwić czytanie w języku chińskim.

Wstęp

Skuteczne wizualne rozpoznawanie słów wymaga szybkiej konwersji formy słowa i ortografii na wymowę i znaczenie słów (Liu, 1999; Coltheart i in., 2001; Price i Devlin, 2011).

Neuroobrazowanie i badania uszkodzeń wykazały, że lewy zakręt wrzecionowaty (FG) ma kluczowe znaczenie dla takiej konwersji podczas czytania słów (Kuo i in., 2001; Cohenet in., 2002; Baker i in., 2007; Dehaene i in., 2010; Centanni i in., 2017).

Ponadto uważa się, że boczny środkowy obszar lewej FG, zwany wizualnym obszarem formy słowa, jest odtwarzalny przestrzennie w różnych systemach pisma, które znacznie różnią się typem pisma, takim jak języki alfabetyczne (np. angielski) i języki logograficzne (np. znaki chińskie). ; Bolger i in., 2005; Liu i in., 2008; Dehaene i Cohen, 2011).

Zaobserwowano funkcjonalną hierarchiczną organizację bodźców słownopodobnych w lewym FG podczas czytania słów angielskich (Vinckier i in., 2007). Jednak nadal nie jest jasne, czy w chińskim czytaniu słów istnieje podobna organizacja wewnętrzna lewej FG.

Niedawno w niektórych badaniach zbadano funkcjonalną organizację bodźców słownopodobnych w brzusznej korze potyliczno-skroniowej (vOT). W przypadku języków alfabetycznych linie dowodowe oparte na wynikach aktywacji wykazały funkcjonalną i przestrzenną hierarchiczną organizację w lewej FG podczas wizualnego rozpoznawania słów (Binder i in., 2006; Vinckier i in., 2007; Van der Market al., 2009; Kronschnabel i in., 2013; Olulade i in., 2013, 2015; Lerma-Usabiaga i in., 2018).

Vinckierand i współpracownicy odkryli, że różne poziomy bodźców ortograficznych indukowały równą aktywację w tylnej części lewego FG, podczas gdy bodźce bardziej przypominające słowa indukowały wyższą aktywację wzdłuż środkowej części osi przedniej (Vinckier i in., 2007).

Konsekwentnie, badanie nagrań wewnątrzczaszkowych dotyczących rozpoznawania słów angielskich potwierdziło, że tylna część lewego FG była wyjątkowo zaangażowana w selektywność liter, ale podkreśliła przestrzennie przeplatającą się, ale nie ścisłą organizację hierarchiczną leżącą u podstaw reakcji przedleksykalnych i leksykalnych w środkowych i przednich obszarach lewego FG (Lochyet al. ., 2018).

Autorzy ci konsekwentnie stwierdzali, że w przypadku lewego FG część tylna była zaangażowana w przetwarzanie liter i podkreślali gradient funkcjonalny od części środkowej do przedniej.

Biorąc pod uwagę wyraźną różnicę w strukturze ortograficznej między pisanym angielskim a chińskim, w dwóch ostatnich badaniach sprawdzano, czy w języku chińskim istnieje podobny funkcjonalny gradient aktywności mózgu w przypadku bodźców charakterystycznych (Chan i in., 2009; Tian i in., 2020).

Chan i współpracownicy odkryli, że przedni obszar lewego FG był bardziej selektywny w przypadku bodźców przypominających znaki chińskie z legalnością ortograficzną, podczas gdy część tylna była bardziej selektywna w przypadku znaków koreańskich (Chan i in., 2009). Tian i współpracownicy zasugerowali, że przedni i środkowy obszar lewego FG był bardziej selektywny w przypadku bodźców rodnikowych, podczas gdy obszar tylny nie był (Tian i in., 2020).

Jednak odpowiedni związek między różnymi poziomami chińskiej struktury ortograficznej a podregionami lewej FG nadal nie został ujawniony. Ponadto w znacznym stopniu aktywowana została również prawa FG, co zinterpretowano jako przetwarzanie informacji przestrzennej podczas rozpoznawania słów w języku chińskim (Tan i in., 2000, 2001).

Jednak to, które poziomy ortografii zostały przetworzone i czy w prawym FG istniały rozbieżne hierarchiczne wzorce kodowania podczas czytania chińskich słów, również pozostało w dużej mierze nieznane.

W bieżącym badaniu zbadano organizację funkcjonalną w FG podczas rozpoznawania chińskich znaków przy użyciu analizy aktywacji jednoczynnikowej i metod RSA.

Do badania zrekrutowano grupę dorosłych, rodzimych użytkowników języka chińskiego, którzy wykonywali zadanie decyzji leksykalnej dotyczące prawdziwych słów (RW), pseudosłów (PW), fałszywych słów (FW) i kombinacji obrysów (SC) podczas skanowania fMRI.

Biorąc pod uwagę, że chińskie przetwarzanie ortograficzne obejmuje cztery główne komponenty: właściwości wizualne, ortografię radykalną, ortografię słowną i ortografię leksykalną, stawiamy hipotezę, że odrębne komponenty zachodzą w odrębnych podobszarach lewego FG, co skutkuje gradientem chińskiej ortografii od tyłu do przodu przetwarzanie.

Materiały i metody

Uczestnicy

Do obecnego badania za pomocą reklamy internetowej zrekrutowano pięćdziesięciu jeden studentów szkół wyższych (średni wiek=23,4 lat, 19–28 lat, 25 mężczyzn i 26 kobiet). Wszyscy byli rodzimymi użytkownikami języka chińskiego i mieli wzrok normalny lub skorygowany do normalnego powyżej 4,8 (wartości z wykresu widzenia logarytmicznego).

Według Edynburskiego Inwentarza Handedness (Oldfield, 1971) 41 osób uznano za praworęczne, a pozostałe miały rękę zrównoważoną. U żadnego z nich nie występowały choroby neurologiczne ani zaburzenia psychiczne.

Przed eksperymentem każdemu uczestnikowi udzielono świadomej pisemnej zgody. Niniejsze badanie zostało zatwierdzone przez Komisję Etyki Szkoły Nauk Przyrodniczych Uniwersytetu Fudan.

Procedury bodźcowe i zadaniowe fMRI

Zestaw bodźców składał się z czterech warunków: RW, PW, FW i SC, po 40 prób w każdym stanie (ryc. 1A). Chińskie przetwarzanie ortograficzne obejmuje przetwarzanie czterech domniemanych komponentów, to znaczy właściwości wizualnych, ortografii radykalnej, ortografii słownej i ortografii leksykalnej, które tworzą hierarchiczną strukturę procesów poznawczych (ryc. 1B).

RW to jednoznakowe słowa o wysokiej częstotliwości, składające się z dwóch rodników. PW tworzą dwaj radykałowie, których stanowiska prawne są przedstawione, ale których nie można znaleźć w istniejącym słowniku chińskim. Warto zauważyć, że w przeciwieństwie do PW w języku alfabetycznym, PW w języku chińskim są zarówno niemożliwe do wymówienia, jak i pozbawione znaczenia, nawet bez wskazówek fonologicznych i semantycznych.

FW tworzone są przez dwóch radykałów prezentowanych na nielegalnych stanowiskach. SC składają się z losowo ułożonych kresek, które pojawiają się u prawdziwych postaci i zachowują tę samą otoczkę, co prawdziwe postacie.

Poziomy kąt widzenia wszystkich bodźców, które były białe i prezentowane na czarnym ekranie, wynosił 4,37 stopnia. Procent pikseli, rozmiar obrazu i liczba pociągnięć zostały dopasowane do różnych warunków. Dopasowano także częstotliwość słów RW i słów jednoznakowych używanych do tworzenia PW i FW.

W niniejszym badaniu przyjęto zadanie związane z projektowaniem zdarzeń i decyzją leksykalną. Każdy bodziec był prezentowany przez 600 ms w losowej kolejności, z randomizowanym interwałem między bodźcami (ISI) w zakresie od 4000 do 6000 ms.

Podczas ISI na środku ekranu pokazano krzyżyk fiksacyjny, aby uzyskać wyjściową aktywność mózgu (ryc. 1A). Zadanie decyzji leksykalnej wymagało od uczestników oceny, czy bodziec był prawdziwą postacią, poprzez naciśnięcie przycisków prawym palcem wskazującym. Warto zauważyć, że kryterium identyfikacji prawdziwej postaci było to, czy ma ona znaczenie, czy nie.

Część praktyczną składającą się z 16 prób (dodatkowe cztery bodźce w każdym warunku) przeprowadzono poza skanerem przed normalnym eksperymentem, aby zapewnić pełne zrozumienie wymagań zadania.

Pozyskiwanie fMRI i wstępne przetwarzanie danych

Dane z obrazowania funkcjonalnego i strukturalnego rezonansu magnetycznego zebrano za pomocą skanera 3,0-T Siemens Prisma z cewką 32-kanałową (Siemens Healthcare) w Międzynarodowym Centrum Obrazowania Mózgu Zhangjiang (ZIC) Uniwersytetu Fudan w Szanghaju, Chiny.

Sekwencję obrazowania planarnego echa (EPI) zastosowano do akwizycji obrazowania funkcjonalnego [TR=720 ms, TE=33 ms, kąt odwrócenia=52 stopni, rozmiar matrycy=110 96, pole widok (FOV)=220 196 mm, grubość warstwy=2 mm, liczba warstw=72].

Przed zadaniami zebrano anatomiczne obrazy o wysokiej rozdzielczości i ważone T1- (TR =3000 ms, TE=2,56 ms, kąt odwrócenia=8 stopnia, rozmiar matrycy {{6} } 320, pole widzenia=256 256 mm, grubość plastra=0,8 mm, liczba warstw=208).

Wstępne przetwarzanie obrazu przeprowadzono za pomocą narzędzia StatisticalParametric Mapping-12 (SPM12, Wellcome Trust Centrefor Neuroimaging, Londyn, Wielka Brytania; http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spam). Po pierwsze, przed uruchomieniem wyzwalacza nie zarejestrowano kilku objętości, aby zapewnić równowagę T1.

Objętości dostosowano czasowo do środkowej objętości EPI i wyrównano przestrzennie, aby skorygować ruch głowy. Obraz strukturalny każdego pacjenta zarejestrowano w tematycznym obrazie EPI, podzielono na segmenty i znormalizowano do przestrzeni MontrealNeurologic Institute (MNI).

Wyrównane objętości EPI znormalizowano do przestrzeni MNI poprzez parametry pola deformacji z normalizacji obrazu strukturalnego. Znormalizowane objętości EPI wygładzono za pomocą jądra Gaussa 6 mm i filtra górnoprzepustowego.

For more information:1950477648nn@gmail.com