Functionele gradiënt van de spoelvormige cortex voor Chinese karakterherkenning Deel 3

RSA-resultaten

Semantische representaties werden alleen onderzocht voor RWs-herkenning, resulterend in twee clusters, de linker middelste en de voorste FG, die beide dicht bij de laterale occipitotemporale sulcus lagen (Fig. 3A).

De laterale occipitotemporale sulcus is een belangrijk onderdeel van het menselijk brein. Het bevindt zich aan de zijkant van de temporaalkwab en heeft een onlosmakelijke relatie met het menselijk geheugen. De temporale kwab is een van de belangrijkste gebieden in het menselijk brein die taal, cognitie, gehoor, geheugen en andere functies verwerken, en de laterale occipitotemporale sulcus is het belangrijkste deel van dit gebied.

Uit onderzoek is gebleken dat de grootte van de laterale occipitotemporale sulcus nauw verband houdt met het geheugen van mensen. Hoe groter de occipitale temporale sulcus, hoe beter het geheugen van de persoon. Tegelijkertijd is de laterale occipitotemporale sulcus ook nauw verbonden met het leervermogen en het informatieverwerkingsvermogen van mensen.

De grootte van de laterale occipitotemporale sulcus is grotendeels genetisch bepaald, maar iemands levensstijl en omgeving kunnen ook de ontwikkeling van de laterale occipitotemporale sulcus beïnvloeden. Het handhaven van goede leefgewoonten en een gezond dieet, het behouden van een goede mentaliteit en het uitvoeren van passende mentale oefeningen zijn gunstig voor de ontwikkeling van de occipitale temporale sulcus.

Bovendien kan het menselijk geheugen worden verbeterd door voortdurende oefening en training. We kunnen bijvoorbeeld ons geheugenvermogen verbeteren door continu te lezen, onthouden, denken, enz., waardoor de ontwikkeling van de laterale occipitotemporale sulcus wordt bevorderd.

Kortom, de laterale occipitotemporale sulcus is nauw verwant aan het menselijk geheugen. Om ons geheugen te behouden, moeten we aandacht besteden aan onze leefgewoonten en omgeving en de ontwikkeling van de laterale occipitotemporale sulcus bevorderen door middel van voortdurende training om onze hersenen gezonder, flexibeler en flexibeler te maken. wijsheid. 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 10 manieren kennen om het geheugen te verbeteren

Logo-grafeemrepresentatie is betrokken bij de cognitieve verwerking van spelling, radicalen en samengestelde visuele kenmerken, die werden onderzocht op herkenning van FW's, PW's en RW's.

De herkenning van FW's omvatte geen juridische spelling en de logo-grafeem-representaties van FW's werden gevonden in de bilaterale middelste occipitale gyrus (Fig. 3B). Naast de bilaterale middelste en inferieure occipitale gyrus werden de logo-grafeem-representaties van PW's ook links gevonden. middelste FG (Fig. 3B), die kan dienen als abstracte spelling vanwege het gebrek aan semantiek in PW's.

De logo-grafeem-representaties van RW's werden waargenomen in de bilaterale middelste occipitale gyrus, linker inferieure occipitale gyrus, bilaterale middelste FG en linker anterieure FG (Fig. 3B). In het bijzonder waren de linker middelste en voorste FG beide betrokken bij orthografische representaties van RW's, maar alleen de linker middelste FG nam deel aan die van PW's, wat suggereert dat de middelste en voorste delen van de linker FG verschillende functionele rollen hebben.

De linker middelste FG induceerde abstracte spelling en de linker anterieure FG was gerelateerd aan lexicale spelling. Voor meer details, zie Tabel 3.

Met name werden tijdens de RW-herkenning de logo-grafeme en semantische representaties waargenomen in zowel de linker middelste als de anterieure FG en samen met de lateraloccipitotemporale sulcus.

Clusters die ten grondslag liggen aan logo-grafeem en semantische representaties liggen ruimtelijk naast elkaar in respectievelijk de linker middelste en voorste FG. Om de relaties tussen de logo-grafeem en semantische representaties tussen de linker middelste en voorste FG te onderzoeken, werd de correlatieanalyse van Spearman uitgevoerd over onderwerpen heen (figuur 4B). .

Er werd een marginaal significante correlatie gevonden tussen de semantische representaties in de linker middelste fusiforme en linker anteriorfusiforme gebieden (r {{0}}.26, p=0.067). Logo-grafeem-representaties in de rechter middelste FG waren significant gecorreleerd met de logo-grafeem-representaties in het linker midden (r=0.485, p, 0,001) en anterieure FG (r=0.325,p { {12}}.020).

Logo-grafeem-representaties van de linker voorste FG waren significant gecorreleerd met de semantische representaties van de linker middelste FG (r=0.284, p=0.044). Geen significante correlatie tussen de logo-grafeem-representaties in de linker middelste FG en linker voorste FG werden gedetecteerd.

Met name, zoals weergegeven in figuur 4A, lagen de onderliggende logo-grafeem- en semantische representaties in de linker voorste FG en clusters in de linker middelste FG naast of naast het voorste en achterste deel van de woordvormeffectgebieden die werden ontdekt tijdens de activeringsanalyse. Voor de lexicale effectgebieden werd echter geen overlap gevonden binnen de gebieden van logo-grafeme en semantische representaties van RW's.

Validatieresultaten

Zoals weergegeven in de uitgebreide gegevensfiguren 2-1, 3-1, 4-1 en de uitgebreide gegevenstabellen 1-1, 2-1, 3-1, zijn zowel de activerings- als de RSA-resultaten gebaseerd op gegevens na uitsluiting consistent zijn met de resultaten op basis van alle gegevens, wat aangeeft dat gedragsprestaties mogelijk weinig effect hebben op de hersenreactie van deelnemers.

Discussie

In de huidige studie wilden we de functionele gradiënt binnen de FG onderzoeken die overeenkomt met verschillende niveaus van orthografische structuur in een visuele lexicale beslissingstaak om vier soorten karakterachtige stimuli te herkennen.

Anders dan de univariate analyse die de hersenreactie op experimentele stimulus identificeert door de gedragsreactie lineair te matchen met de hemodynamische activiteiten van hersenvoxels, karakteriseert RSA de correspondentie tussen hersenactiviteitspatronen en theoretische/gedragsmetingen (bijvoorbeeld neurale en gedragsmatige metingen).

Hoewel beide methoden hersenactiviteiten kunnen karakteriseren, kan RSA dus meer fijnkorrelige patrooninformatie detecteren dan de univariate analyse. Onze op activering gebaseerde en RSA-resultaten onthulden dat er een posterieur-naar-anteriorgradiënt was voor de orthografische verwerking van karakterachtige stimuli binnen de linker FG.

Bovendien werden drie functioneel gescheiden gebieden binnen de linker FG gedetecteerd, een posterieur, midden en een anterieur gebied, terwijl geen soortgelijk patroon werd waargenomen in de rechter FG. Deze bevindingen onthulden de neurale basis voor de voorverwerking van het hiërarchische raamwerk van de Chinese spelling, dat wil zeggen algemene visuele eigenschappen, radicale spelling, spelling en lexicale spelling.

Functionele gradiënten van karakterselectiviteit binnen de linker FG

Hoewel uit eerder onderzoek de betrokkenheid van de linker FG bij visuele woordherkenning bleek (Cohen et al., 2002; Bruno et al., 2008; Glezer et al., 2009, 2015; Baeck et al., 2015; Lochy et al., 2018 ), zijn de niveaus van orthografische structuur voor de betrokkenheid van de linker FG niet opgehelderd (Kuo et al., 2004; Liu et al., 2008; Price andDevlin, 2011).

Onze resultaten toonden aan dat de linker occipitotemporale cortex bij voorkeur reageert op orthografisch legale karakters (dwz RW's en PW's), wat consistent was met eerdere bevindingen (Price et al., 1996; Cohenet al., 2002; Ben-Shachar et al., 2007; Vinckier et al., 2007; Chan et al., 2009; Tian et al., 2020; Liu et al., 2021). Bovendien vonden we, gebaseerd op het minimale verschil in orthografische legaliteit tussen PW's en FW's, een woordvormeffect in de linker middelste FG, die de selectiviteit voor orthografische legaliteit aangeeft, dwz de radicale positie voor karakteridentificatie (Wu et al., 2012).

Bovendien werd een lexicaal effect in het voorste deel van de linker FG waargenomen, gebaseerd op het minimale verschil in lexicale spelling tussen RW's en PW's, wat erop wees dat het voorste deel van de linker FG fonologische of semantische informatie zou kunnen integreren uit corticale gebieden op een hoger niveau, zoals de linker FG. hoekige gyrus, linker supramarginale gyrus en linker inferieure frontale gyrus, mogelijk via de boogvormige fasciculus (Price et al., 2003; Liu et al., 2021).

Bovendien hebben we waargenomen dat PW's meer activeringen opwekten in de linker middelste FG, wat consistent was met eerdere bevindingen (Fiez et al., 1999; Xu et al., 2001). Ondertussen induceerden FW's meer activering in het achterste deel van de linker FG, terwijl SC's meer activering teweegbrachten in de linker middelste occipitale gyrus.

Deze bevindingen ondersteunen de voorspellingsfouthypothese, wat betekent dat wanneer astimulus wordt herkend als potentieel betekenisvol, maar niet efficiënt wordt voorspeld door de visuele woordvorm, dit een verhoogde hersenactiviteit kan veroorzaken (Price en Devlin, 2011; J Zhao et al., 2019; Gagl et al. , 2020).

In lijn met eerdere bevindingen in alfabetische talen onthulden de gevarieerde activeringspatronen ook de overeenkomstige relatie tussen de functionele gradiënt van de linker FG en de gelijkenis met RW's, wat wijst op de afstemming op orthografische regelmatigheden van de taal van de lezer tijdens het leren lezen (Vinckier et al., 2007). ).

Functionele segregatie van subregio's in de linker FG

Om de functionele rollen van de subregio's van de linker FG verder te onderzoeken, hebben we de logo-grafemeerpresentaties van RW's, PW's en FW's onderzocht met behulp van RSA-methoden. We hebben waargenomen dat de logo-grafeem-representaties van RW's werden gedetecteerd in de middelste en voorste delen van de linker FG, terwijl de logo-grafeem-representaties van PW's zich alleen in de linker middelste FG bevonden, wat mogelijk te wijten is aan het verschil tussen cognitieve verwerking van RW's en PW's . Deze bevindingen gaven aan dat de linker middelste FG woordvorm-orthografie verwerkte, terwijl het voorste deel van de linker FG betrokken was bij lexicale orthografische verwerking.

In lijn met eerdere bevindingen hebben we met name ontdekt dat semantische representaties in de linker voorste FG en logo-grafe-representaties in de linker middelste FG goed waren uitgelijnd met respectievelijk het voorste en achterste deel van woordvormselectieve gebieden, wat de functionele onderverdelingen van de linker FG aangeeft. Lerma-Usabiaga et al., 2018; White et al., 2019).

Bovendien werden de logo-grafeem-representaties van FW's gedetecteerd in het achterste gebied van de linkerFG. Daarom bestaan ​​er, ondanks sterk gediscrimineerde taalkenmerken tussen Chinees en Engels (Mo et al., 2015), vergelijkbare functionele gradiënten van de linker FG voor zowel Chinese als alfabetische taalverwerking, wat duidt op een radicaal gebaseerde stimulusschaal in Chinese karakters, zoals de op letters gebaseerde stimulus. schaal in alfabetische talen (Vinckier et al., 2007; Lochy et al.,2018).

Om de gradiënt van abstracte spelling naar lexicale spelling van het middelste deel naar het voorste deel van de linker FG te identificeren, berekenden we ook de correlaties tussen de hersenrepresentaties van RW's. Er werd geen significante correlatie gevonden voor logo-grafeemrepresentaties tussen de middelste en voorste delen van de FG, wat zou kunnen impliceren dat er twee verschillende soorten orthografische verwerking zijn vertegenwoordigd in de middelste en voorste delen van de linker FG.

Ondertussen werd een significante correlatie waargenomen tussen de logo-grafeemrepresentaties van het voorste deel van de linker FG en semantische representaties van het middelste deel van de linker FG, wat impliceerde dat het voorste gebied van de linkerFG semantische informatie van de linkermidden FG zou kunnen integreren via top-down modulatie om spelling te verwerken.

Eerdere studies hebben het bestaan ​​aangetoond van top-down modulatie vanuit gebieden op hoog niveau, zoals de linker inferieure frontale gyrus en de linker middelste en superieure temporale gyrus naar de linker middelste FG (LB Zhao et al., 2017; Lerma-Usabiaga et al., 2018; Wang et al., 2018; Liu et al., 2021).

Over het algemeen bevestigden beide resultaten van univariate activeringsanalyse en RSA-analyse functionele gradiënten in de linker FG, maar niet de rechter FG tijdens Chinese woordherkenning (figuren 2, 3). Bovendien leverde de RSA-analyse verfijndere resultaten op door de cognitieve componenten (logo-grafeem en semantiek) van elke taakconditie voxelsgewijs te ontleden.

Logo-grafeemrepresentaties en semantische representaties van RW's in de linker middelste FG werden opgenomen in het woordvormeffectgebied (Fig. 4A), wat meer dan één cognitief proces binnen een enkele functionele gradiënt impliceerde en collectief de taalfunctie ervan ondersteunde. Potentiële associaties tussen semantische representaties in de linkermidden- en voorste FG (Fig. 4B) toonden mogelijke interacties van cognitieve componenten tussen verschillende functionele gradiënten. Toekomstige studies zouden zich moeten concentreren op hoe functionele gradiënten in de linker FG worden georganiseerd door complexe interacties van cognitieve componenten binnen en tussen gradiënten te onderzoeken.

Functionele organisatie van karakterselectiviteit in de rechter FG

Vanwege de vierkante vorm van Chinese karakters heeft substantieel bewijs aangetoond dat de juiste FG specifiek betrokken is bij de herkenning van Chinese karakters om ruimtelijke informatie te verwerken, zoals de locaties van verschillende streken en radicalen waaruit het karakter bestaat (Tan et al., 2000, 2001, 2005). ; Bolger et al., 2005; Guo en Burgund, 2010).

We ontdekten ook dat niet alleen echte karakters, maar ook pseudo-karakters en valse karakters allemaal activering van de juiste FG teweegbrachten. We hebben echter geen hiërarchische functionele organisatie van de Chinese spelling in de juiste FG gevonden, wat in lijn was met eerdere bevindingen (Vinckieret al., 2007; Chan et al., 2009; Kronschnabel et al., 2013; Olulade et al., 2013; LB Zhao et al., 2017; Tian et al., 2020).

Gegeven dat de juiste FG werd voorgesteld om radicale configuratie of visueel-ruimtelijke informatie te verwerken (Peyrinet al., 2006; Deng et al., 2011; Woodhead et al., 2011), kunnen karakterachtige stimuli bestaande uit beroertes of radicalen verpakt in een vierkante vorm lokken vergelijkbare activeringspatronen uit in de rechter FG. Bovendien werd aangegeven dat de linker FG informatie opslaat in termen van onderdelen en hun relaties met visuele objecten, terwijl de rechter FG holistische informatie over visuele objecten opslaat (Dien, 2009).

Bovendien werd er voor de rechter FG noch een functionele gradiënt van de eme-representaties van het logograaf voor karakterachtige stimuli, noch een semantische representatie gevonden, wat erop kan wijzen dat de juiste FG alleen betrokken was bij visueel-ruimtelijke verwerking in plaats van lexicale verwerking tijdens Chinese karakterherkenning. We hebben met name significante correlaties gevonden tussen de logo-grafeem-weergave van RW's in de rechter middelste FG en die van RW's in de linker middelste en voorste FG.

Verschillende laesiestudies hebben voorgesteld dat het splenium van het corpus callosum de linker FG verbindt met zijn rechter homoloog, waardoor visuele informatie wordt geïntegreerd die wordt geprojecteerd op bilaterale visuele gebieden (Binder en Mohr, 1992; Molko et al., 2002; Shan et al., 2010). . Onze resultaten suggereerden dat de orthografische representaties van Chinese karakters visueel-ruimtelijke informatie uit de rechter middelste FG en orthografische informatie uit de linker FG kunnen integreren.

Er moeten twee beperkingen van dit onderzoek worden aangepakt. Ten eerste kon de huidige studie, hoewel we speculeerden dat het voorste gebied van de linker FG top-down modulatie zou kunnen ontvangen van hersengebieden op een hoger niveau, zoals de linker inferieure frontale gyrus en de linker superieure en middelste temporale gyrus, geen direct bewijs leveren voor deze implicatie vanwege de beperkingen. van de temporele resolutie van fMRI.

Toekomstige studies waarbij andere beeldvormingsmethoden worden gebruikt, moeten worden uitgevoerd om deze veronderstelling te testen. Bovendien heeft een recent onderzoek naar intracraniale opnames gesuggereerd dat de functionele gradiënt binnen de linker FG verschillende graden van top-down invloed kan vertegenwoordigen van de linker middelste FG naar de primaire visuele cortex (Woolnough et al., 2021), wat het belang van meerdere modaliteit verder benadrukt. studies in de toekomst.

Ten tweede kunnen onze gegevens niet bepalen of subregio's binnen de fusiforme cortex alleen betrokken zijn bij bottom-up-processen of bij interactieve bottom-up- en top-down-processen, zoals gesteld door twee van de belangrijkste theoretische voorstellen met betrekking tot de functionele rol van deze regio. Toekomstige studies die de interacties tussen spelling en taalkundige processen op een hoger niveau onderzoeken, zouden nuttig kunnen zijn voor deze vraag (dat wil zeggen, fonologie en semantiek).

Concluderend hebben we een posterieur-naar-anteriorfunctionele gradiënt van karakterachtige stimuli waargenomen met toenemende gevoeligheid van SC's voor echte karakters binnen de linker fusiforme cortex, maar niet in de rechter homoloog. Op basis van de RSA-resultaten hebben we vastgesteld dat de linker middelste FG betrokken was bij de orthografische verwerking van woordvormen, terwijl het voorste deel van de linker FG betrokken was bij de lexicale orthografische verwerking.

Deze bevindingen gaven aan dat de linker fusiforme cortex een posterieur-naar-anterior gradiënt vertoont die overeenkomt met de lagere naar hogere gelijkenis van karaktertype tijdens Chinese karakterherkenning.

Referenties

Allen M, Poggiali D, Whitaker K, Marshall TR, Kievit RA (2019) Raincloud-plots: een multi-platform tool voor robuuste datavisualisatie. Wellcome Open Res 4:63.

Baeck A, Kravitz D, Baker C, Op de Beeck HP (2015) Invloed van lexicale status en orthografische gelijkenis op de multi-voxelrespons van het visuele woordvormgebied. Neurobeeld 111: 321–328.

Baker CI, Hutchison TL, Kanwisher N (2007) Bevat het fusiforme gezichtsgebied subregio's die zeer selectief zijn voor niet-gezichten? NatNeurosci 10:3–4.

Ben-Shachar M, Dougherty RF, Deutsch GK, Wandell BA (2007) Differentiële gevoeligheid voor woorden en vormen in de ventrale occipitotemporale cortex. Cerebrale cortex 17: 1604–1611.

Binder JR, Mohr JP (1992) De topografie van callosale leesroutes - een case-control-analyse. Hersenen 115: 1807–1826.

Binder JR, Medler DA, Westbury CF, Liebenthal E, Buchanan L (2006) Afstemming van de menselijke linker spoelvormige gyrus op de sublexicale orthografische structuur. Neurobeeld 33: 739–748.

Bolger DJ, Perfetti CA, Schneider W (2005) Cross-cultureel effect op de hersenen opnieuw bekeken: universele structuren plus variatie in het schrijfsysteem. Hum Brain Map 25: 92–104.

Bruno JL, Zumberge A, Manis FR, Lu ZL, Goldman JG (2008) Gevoeligheid voor orthografische bekendheid in het occipitotemporale gebied. Neurobeeld 39: 1988-2001.

Centanni TM, King LW, Eddy MD, Whitfield-Gabrieli S, Gabrieli JDE(2017) Ontwikkeling van gevoeligheid versus specificiteit voor print in het visuele woordvormgebied. Hersenen Lang 170: 62–70.

Chan ST, Tang SW, Tang KW, Lee WK, Lo SS, Kwong KK (2009) Hiërarchische codering van karakters in de ventrale en dorsale visuele stromen van Chinese taalverwerking. Neurobeeld 48: 423–435.

Cohen L, Lehéricy S, Chochon F, Lemer C, Rivaud S, Dehaene S (2002) Taalspecifieke afstemming van functionele eigenschappen van de visuele cortex van het visuele woordvormgebied. Hersenen 125: 1054–1069.

Coltheart M, Rastle K, Perry C, Langdon R, Ziegler J (2001) DRC: gecascadeerd model van visuele woordherkenning en voorlezen. Psychol Rev. 108: 204–256.

For more information:1950477648nn@gamil.com