Functionele gradiënt van de spoelvormige cortex voor Chinese karakterherkenning Deel 1

Abstract

Er is voorgesteld dat visuele woordherkenning een functionele en ruimtelijke organisatie heeft die overeenkomt met hiërarchische taalachtige woordvormen in de linker spoelvormige gyrus (FG) tijdens visuele woordherkenning in alfabetische talen.

Visuele woordherkenning en geheugen zijn nauw met elkaar verbonden. Onderzoek toont aan dat het trainen van visuele woordherkenningsvaardigheden het geheugenvermogen van de hersenen kan verbeteren en de algehele ontwikkeling van de hersenfunctie kan bevorderen.

Ten eerste verbetert visuele woordherkenning ons werkgeheugen. Werkgeheugen is een vorm van kortetermijngeheugen dat ons helpt informatie te verwerken en op te slaan tijdens het uitvoeren van complexe cognitieve taken. Als we bijvoorbeeld een boek willen lezen, moeten we meerdere informatie tegelijkertijd onthouden, zoals de inhoud van het boek, het paginanummer en het hoofdstuk, wat vereist dat we over een sterk werkgeheugenvermogen beschikken. Visuele woordherkenningstraining kan ons vermogen verbeteren om tekstinformatie te verwerken en te onthouden, en ons werkgeheugen effectief verbeteren.

Ten tweede kan het visuele woordherkenningsvermogen ook ons ​​langetermijngeheugen verbeteren. Langetermijngeheugen verwijst naar informatie die in de hersenen is opgeslagen en een sterke persistentie heeft, waaronder taal, historische gebeurtenissen, culturele kennis, enz. Training in visuele woordherkenning kan ons helpen ons begrip en geheugen van tekstinformatie te verdiepen, waardoor de vorming en het geheugen van tekstinformatie wordt bevorderd. consolidatie van het langetermijngeheugen.

Kortom, het visuele woordherkenningsvermogen speelt een belangrijke rol bij het bevorderen van ons geheugen. Door visuele woordherkenningsvaardigheden te trainen, kunnen we ons werkgeheugen en langetermijngeheugen verbeteren, waardoor een solide basis wordt gelegd voor toekomstige studie en werk. Laten we positief zijn, de mysteries van visuele woordherkenningstraining blijven onderzoeken en ons cognitieve niveau verbeteren. Het is duidelijk dat we het geheugen moeten verbeteren, en Cistanche deserticola kan het geheugen aanzienlijk verbeteren, omdat Cistanche deserticola een traditioneel Chinees medicinaal materiaal is dat veel unieke effecten heeft, waaronder het verbeteren van het geheugen. De werkzaamheid van gehakt komt voort uit de verschillende actieve ingrediënten die het bevat, waaronder zuren, polysachariden, flavonoïden, enz. Deze ingrediënten kunnen op verschillende manieren de gezondheid van de hersenen bevorderen.

Klik op Know om het kortetermijngeheugen te verbeteren

Het is echter nog steeds onduidelijk of vergelijkbare functionele gradiënten van woordachtige representatie bestaan ​​tijdens Chinese karakterherkenning.

In deze studie hebben we univariate activeringsanalyse en representatieve gelijkenisanalyse (RSA) -methoden toegepast om de functionele organisatie in de FG voor Chinese karakterherkenning te onderzoeken met behulp van taak-fMRI-gegevens. Inheemse Chinese lezers kregen visueel vier soorten karakterachtige stimuli voorgeschoteld (dat wil zeggen echte karakters, pseudo-karakters, valse karakters en strekencombinaties).

Na analyse observeerden we een posterieur-naar-anterieur functionele gradiënt in de linker FG die overeenkomt met de mate van gelijkenis van stimuli met karakter. Bovendien herbergen verschillende subregio's van de linker FG verschillende orthografische codes. Het middelste deel van de linker FG was betrokken bij abstracte orthografische verwerking, terwijl het voorste deel van de linker FG betrokken was bij lexicale orthografische verwerking (dwz het in kaart brengen van spelling op fonologie of semantiek).

Met name voor de rechter FG vonden we geen vergelijkbaar coderingspatroon voor selectiviteit ten opzichte van karaktergelijkenis, wat wijst op de asymmetrie van de functionele hiërarchische organisatie ten gunste van de linkerhersenhelft.

Concluderend onthulden onze bevindingen dat de linker FG een posterieur-naar-anterior gradiënt functionele verwerking voor Chinese karakterherkenning presenteert, wat ons begrip van de psychologische, neurale en computationele theorieën over het lezen van woorden vergroot.

Trefwoorden:

Chinese karakterherkenning; functionele gradiënt; spoelvormige cortex; representatieve gelijkenisanalyse; univariate activeringsanalyse.

Betekenisverklaring

De linker spoelvormige gyrus (FG) is essentieel voor het lezen, maar de functionele organisatie ervan tijdens het Chinese lezen blijft onduidelijk.

Hier onthulden we een posterieur-naar-anterior functionele gradiënt die overeenkomt met de lagere naar hogere karakterachtige stimuli binnen de linker FG tijdens Chinese karakterherkenning, maar niet in de rechterhomoloog.

Met behulp van representatieve gelijkenisanalyse (RSA) hebben we twee functioneel gescheiden subregio's van de linker FG geïdentificeerd: het middelste deel voor orthografische verwerking van woordvormen en het voorste deel voor lexicale orthografische verwerking.

Concluderend hebben we ontdekt dat de achterste, middelste en voorste gebieden van de linker FG reageren op verschillende orthografische hiërarchieën, waardoor verschillende maar complementaire berekeningen worden uitgevoerd. Op basis van dit gradiëntpatroon werkt de linker FG samen met andere regio's van het taalnetwerk om Chinees lezen te bereiken.

Invoering

Efficiënte visuele woordherkenning vereist een snelle conversie van woordvorm en spelling naar uitspraak en betekenis van woorden (Liu, 1999; Coltheart et al., 2001; Price en Devlin, 2011).

Uit neuroimaging- en laesiestudies is gebleken dat de linker spoelvormige gyrus (FG) van cruciaal belang is voor een dergelijke conversie tijdens het lezen van woorden (Kuo et al., 2001; Cohenet al., 2002; Baker et al., 2007; Dehaene et al., 2010; Centanni et al., 2017).

Bovendien wordt aangenomen dat het laterale middengebied van de linker FG, het visuele woordvormgebied genoemd, ruimtelijk reproduceerbaar is over verschillende schrijfsystemen die sterk variëren in het type scripts, zoals alfabetische talen (bijv. Engels) en logografische talen (bijv. Chinese karakters). ; Bolger et al., 2005;Liu et al., 2008; Dehaene en Cohen, 2011).

Er is een functionele hiërarchische organisatie van woordachtige stimuli binnen de linkerFG waargenomen tijdens het lezen van Engelse woorden (Vinckier et al., 2007). Of er bij het lezen van Chinese woorden een soortgelijke interne organisatie van de linker FG bestaat, is echter nog steeds onduidelijk.

Onlangs hebben sommige onderzoeken de functionele organisatie van woordachtige stimuli in de ventrale occipitotemporale cortex (vOT) onderzocht. Voor alfabetische talen hebben bewijslijnen op basis van activeringsresultaten een functionele en ruimtelijke hiërarchische organisatie in de linker FG waargenomen tijdens visuele woordherkenning (Binder et al., 2006; Vinckier et al., 2007; Van der Market al., 2009; Kronschnabel et al., 2013; Olulade et al., 2013, 2015; Lerma-Usabiaga et al., 2018).

Collega's van Vinckierand ontdekten dat verschillende niveaus van orthografische stimuli een gelijke activering induceerden in het achterste deel van de linker FG, terwijl meer woordachtige stimuli een hogere activering induceerden langs het midden naar de anterioraxis (Vinckier et al., 2007).

Consequent bevestigde een intracraniaal opnameonderzoek naar Engelse woordherkenning dat het achterste deel van de linker FG op unieke wijze betrokken was bij letterselectiviteit, maar benadrukte de ruimtelijk vermengde maar niet strikte hiërarchische organisatie die ten grondslag ligt aan prelexicale en lexicale reacties in de middelste en voorste gebieden van de linker FG (Lochyet al. ., 2018).

Deze auteurs stelden consequent vast dat bij de linker FG het achterste deel betrokken was bij de letterverwerking en benadrukten de functionele gradiënt van het midden naar het voorste deel.

Gezien het scherpe verschil tussen geschreven Engels en Chinees in orthografische structuur, hebben twee recente onderzoeken onderzocht of er in het Chinees een vergelijkbare functionele gradiënt van hersenactiviteit voor karakterachtige stimuli bestaat (Chan et al., 2009; Tian et al., 2020).

Chan en collega's ontdekten dat het voorste deel van de linker FG selectiever was voor Chinese karakterachtige stimuli met orthografische legaliteit, terwijl het achterste deel selectiever was voor Koreaanse karakters (Chan et al., 2009). Tian en collega's suggereerden dat de voorste en middelste regio's van de linker FG selectiever waren voor op radicaal gebaseerde stimuli, terwijl de achterste regio dat niet was (Tian et al., 2020).

De corresponderende relatie tussen verschillende niveaus van de Chinese orthografische structuur en subregio's van de linker FG is echter nog steeds niet onthuld. Bovendien werd ook de rechter FG aanzienlijk geactiveerd, wat werd geïnterpreteerd als ruimtelijke informatieverwerking tijdens Chinese woordherkenning (Tan et al., 2000, 2001).

Welke niveaus van spelling er echter werden verwerkt en of er tijdens het lezen van Chinese woorden uiteenlopende hiërarchische coderingspatronen bestonden in de rechter FG, bleef grotendeels onbekend.

De huidige studie onderzocht de functionele organisatie in de FG tijdens Chinese karakterherkenning door gebruik te maken van univariate activeringsanalyse en RSA-methoden.

Hier werd een groep volwassenen, moedertaalsprekers van het Chinees, gerekruteerd die een lexicale beslissingstaak uitvoerden voor echte woorden (RW's), pseudowoorden (PW's), valse woorden (FW's) en beroertecombinaties (SC's) tijdens fMRI-scanning.

Gegeven dat Chinese orthografische verwerking vier hoofdcomponenten omvat: visuele eigenschappen, radicale orthografie, woordvormorthografie en lexicale orthografie, veronderstellen we dat afzonderlijke componenten plaatsvinden in verschillende subregio's van de linker FG, wat resulteert in een posterieur-naar-anterior gradiënt van de Chinese orthografische weergave. verwerken.

Materialen en methodes

Deelnemers

Eenenvijftig studenten (gemiddelde leeftijd=23,4 jaar, 19-28 jaar oud, 25 mannen/26 vrouwen) werden in het huidige onderzoek gerekruteerd via online advertenties. Allen waren Chinese moedertaalsprekers met een normaal of gecorrigeerd naar normaal gezichtsvermogen van meer dan 4,8 (logaritmische visiekaartwaarden).

Eenenveertig werden geïdentificeerd als rechtshandig, en de rest had een evenwichtige handigheid volgens de EdinburghHandedness Inventory (Oldfield, 1971). Geen van hen had een voorgeschiedenis van neurologische aandoeningen of psychiatrische stoornissen.

Voorafgaand aan het experiment werd aan elke proefpersoon geïnformeerde schriftelijke toestemming gegeven. De huidige studie werd goedgekeurd door de ethische commissie van de School of Life Sciences, Fudan University.

Stimuli en taak-fMRI-procedures

De stimuliset bestond uit vier condities: RW's, PW's, FW's en SC's, met 40 proeven in elke conditie (Fig. 1A). Chinese orthografische verwerking omvat de verwerking van vier vermeende componenten, dat wil zeggen visuele eigenschappen, radicale orthografie, woordvormorthografie en lexicale orthografie, die een hiërarchisch raamwerk van cognitieve processen construeren (figuur 1B).

RW's zijn hoogfrequente woorden van één karakter, bestaande uit twee radicalen. PW's worden gevormd door twee radicalen die op hun juridische posities worden gepresenteerd, maar die niet in het bestaande Chinese woordenboek te vinden zijn. Met name zijn PW's in het Chinees, in tegenstelling tot PW's in alfabetische taal, zowel onuitspreekbaar als betekenisloos, zelfs zonder fonologische en semantische aanwijzingen.

FW's worden gevormd door twee radicalen die zich op illegale posities bevinden. SC's bestaan ​​uit willekeurig gerangschikte streken die in echte karakters voorkomen en dezelfde omhulling behouden als echte karakters.

De horizontale visuele hoek van alle stimuli, die wit waren en op een zwart scherm werden gepresenteerd, was 4,37 graden. Het percentage pixels, de afbeeldingsgrootte en het aantal penseelstreken werden voor alle omstandigheden op elkaar afgestemd. De woordfrequentie van RW's en woorden van één karakter die werden gebruikt om PW's en FW's te bouwen, kwamen ook overeen.

In het huidige onderzoek werd gebruik gemaakt van een gebeurtenisgerelateerde ontwerp- en lexicale beslissingstaak. Elke stimulus werd gedurende 600 ms in willekeurige volgorde gepresenteerd, met een gerandomiseerd interstimulusinterval (ISI) variërend van 4000 tot 6000 ms.

Tijdens ISI werd een fixatiekruis in het midden van het scherm weergegeven om de basislijnhersenactiviteit te verkrijgen (Fig. 1A). Bij de lexicale beslissingstaak moesten de deelnemers beoordelen of de stimulus een echt karakter was door met hun rechterwijsvinger op knoppen te drukken. Het criterium voor het identificeren van een echt personage was met name of het betekenis heeft of niet.

Voorafgaand aan het normale experiment werd een oefengedeelte bestaande uit zestien tests (vier extra stimuli in elke conditie) vanuit de scanner uitgevoerd om een ​​volledig begrip van de taakvereisten te garanderen.

fMRI-acquisitie en gegevensvoorverwerking

Functionele en structurele magnetische resonantiebeeldvormingsgegevens werden verzameld door een 3.0-T Siemens Prisma-scanner met een 32-kanaals hoofdspoel (Siemens Healthcare) in het Zhangjiang International Brain Imaging Center (ZIC) van de Fudan Universiteit, Shanghai, China.

Een echo planar imaging (EPI)-reeks werd gebruikt voor functionele beeldverwerving [TR=720 ms, TE=33 ms, draaihoek=52 graad, matrixgrootte=110 96, veld van weergave (FOV)=220 196 mm, plakdikte=2 mm, aantal plakken=72].

Anatomische, T1-gewogen afbeeldingen met hoge resolutie werden vóór de taken verzameld (TR =3000ms, TE=2.56ms, draaihoek=8 graad, matrixgrootte {{6} } 320, gezichtsveld=256 256 mm, plakdikte=0,8 mm, aantal plakken=208).

De beeldvoorverwerking werd uitgevoerd door StatisticalParametric Mapping-12 (SPM12, Wellcome Trust Centrefor Neuroimaging, Londen, Verenigd Koninkrijk; http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spam). Ten eerste werden verschillende volumes niet geregistreerd vóór de triggerlancering om het T1-evenwicht te garanderen.

De volumes werden tijdelijk opnieuw uitgelijnd met het middelste EPI-volume en ruimtelijk opnieuw uitgelijnd om de hoofdbeweging te corrigeren. Het structurele beeld van elk onderwerp werd geregistreerd op basis van het EPI-beeld, gesegmenteerd en genormaliseerd naar de ruimte van het Montreal Neurologic Institute (MNI).

De opnieuw uitgelijnde EPI-volumes werden genormaliseerd naar de MNI-ruimte door vervormingsveldparameters van structurele beeldnormalisatie. De genormaliseerde EPI-volumes werden afgevlakt met een 6 mm Gauss-kernel en een hoogdoorlaatfilter.

For more information:1950477648nn@gmail.com