Λειτουργική κλίση του ατρακτοειδούς φλοιού για αναγνώριση κινεζικών χαρακτήρων Μέρος 1

Αφηρημένη

Η οπτική αναγνώριση λέξεων έχει προταθεί να έχει μια λειτουργική και χωρική οργάνωση που αντιστοιχεί σε ιεραρχικές μορφές λέξεων που μοιάζουν με γλώσσα στην αριστερή ατρακτοειδή έλικα (FG) κατά την οπτική αναγνώριση λέξεων σε αλφαβητικές γλώσσες.

Η οπτική αναγνώριση λέξεων και η μνήμη συνδέονται στενά. Η έρευνα δείχνει ότι η εκπαίδευση των δεξιοτήτων οπτικής αναγνώρισης λέξεων μπορεί να βελτιώσει την ικανότητα μνήμης του εγκεφάλου και να προωθήσει τη συνολική ανάπτυξη της εγκεφαλικής λειτουργίας.

Πρώτον, η οπτική αναγνώριση λέξεων βελτιώνει τη μνήμη εργασίας μας. Η εργαζόμενη μνήμη είναι μια μορφή βραχυπρόθεσμης μνήμης που μας βοηθά να επεξεργαζόμαστε και να αποθηκεύουμε πληροφορίες ενώ εκτελούμε πολύπλοκες γνωστικές εργασίες. Για παράδειγμα, αν θέλουμε να διαβάσουμε ένα βιβλίο, πρέπει να θυμόμαστε πολλές πληροφορίες, όπως το περιεχόμενο του βιβλίου, τον αριθμό σελίδας και το κεφάλαιο ταυτόχρονα, κάτι που απαιτεί να έχουμε ισχυρή ικανότητα μνήμης εργασίας. Η εκπαίδευση στην οπτική αναγνώριση λέξεων μπορεί να βελτιώσει την ικανότητά μας να επεξεργαζόμαστε και να θυμόμαστε πληροφορίες κειμένου και να βελτιώσουμε αποτελεσματικά το επίπεδο της μνήμης εργασίας μας.

Δεύτερον, η οπτική ικανότητα αναγνώρισης λέξεων μπορεί επίσης να βελτιώσει την ικανότητα μακροπρόθεσμης μνήμης μας. Η μακροπρόθεσμη μνήμη αναφέρεται σε πληροφορίες που είναι αποθηκευμένες στον εγκέφαλο και έχουν ισχυρή εμμονή, συμπεριλαμβανομένης της γλώσσας, των ιστορικών γεγονότων, της πολιτιστικής γνώσης κ.λπ. Η εκπαίδευση στην οπτική αναγνώριση λέξεων μπορεί να μας βοηθήσει να εμβαθύνουμε την κατανόησή μας και τη μνήμη των πληροφοριών κειμένου, προάγοντας έτσι το σχηματισμό και εμπέδωση της μακροπρόθεσμης μνήμης.

Εν ολίγοις, η οπτική ικανότητα αναγνώρισης λέξεων παίζει σημαντικό ρόλο στην προώθηση της μνήμης μας. Εκπαιδεύοντας τις δεξιότητες οπτικής αναγνώρισης λέξεων, μπορούμε να βελτιώσουμε τη μνήμη εργασίας και τις δυνατότητες μακροπρόθεσμης μνήμης, θέτοντας γερά θεμέλια για μελλοντική μελέτη και εργασία. Ας είμαστε θετικοί, ας συνεχίσουμε να εξερευνούμε τα μυστήρια της εκπαίδευσης στην οπτική αναγνώριση λέξεων και ας βελτιώσουμε το γνωστικό μας επίπεδο. Μπορεί να φανεί ότι πρέπει να βελτιώσουμε τη μνήμη και το Cistanche deserticola μπορεί να βελτιώσει σημαντικά τη μνήμη, επειδή το Cistanche deserticola είναι ένα παραδοσιακό κινέζικο φαρμακευτικό υλικό που έχει πολλά μοναδικά αποτελέσματα, ένα από τα οποία είναι η βελτίωση της μνήμης. Η αποτελεσματικότητα του κιμά προέρχεται από τα διάφορα ενεργά συστατικά που περιέχει, όπως οξύ, πολυσακχαρίτες, φλαβονοειδή κ.λπ. Αυτά τα συστατικά μπορούν να προάγουν την υγεία του εγκεφάλου με διάφορους τρόπους.

Κάντε κλικ στο Γνωρίζω για να βελτιώσετε τη βραχυπρόθεσμη μνήμη

Ωστόσο, είναι ακόμα ασαφές εάν υπάρχουν παρόμοιες λειτουργικές διαβαθμίσεις αναπαράστασης που μοιάζει με λέξη κατά την αναγνώριση κινεζικών χαρακτήρων.

Σε αυτή τη μελέτη, υιοθετήσαμε μεθόδους ανάλυσης μονομεταβλητής ενεργοποίησης και ανάλυσης αναπαραστατικής ομοιότητας (RSA) για να διερευνήσουμε τη λειτουργική οργάνωση στο FG για την αναγνώριση κινεζικών χαρακτήρων χρησιμοποιώντας δεδομένα fMRI εργασίας. Οι εγγενείς Κινέζοι αναγνώστες παρουσιάστηκαν οπτικά με τέσσερις τύπους ερεθισμάτων που μοιάζουν με χαρακτήρες (δηλαδή, πραγματικούς χαρακτήρες, ψευδο-χαρακτήρες, ψεύτικους χαρακτήρες και συνδυασμούς εγκεφαλικών επεισοδίων).

Μετά την ανάλυση, παρατηρήσαμε μια οπίσθια προς πρόσθια λειτουργική κλίση στο αριστερό FG που αντιστοιχεί στον βαθμό ομοιότητας των ερεθισμάτων με τον χαρακτήρα. Επιπλέον, διακριτές υποπεριοχές του αριστερού FG διαθέτουν διαφορετικούς ορθογραφικούς κώδικες. Το μεσαίο τμήμα του αριστερού FG εμπλέκεται σε αφηρημένη ορθογραφική επεξεργασία, ενώ το πρόσθιο τμήμα του αριστερού FG ασχολείται με τη λεξιλογική ορθογραφική επεξεργασία (δηλαδή, αντιστοίχιση της ορθογραφίας στη φωνολογία ή τη σημασιολογία).

Σημειωτέον, για το δεξιό FG, δεν βρήκαμε παρόμοιο μοτίβο κωδικοποίησης για επιλεκτικότητα σε ομοιότητα χαρακτήρων, υποδεικνύοντας την ασυμμετρία της λειτουργικής ιεραρχικής οργάνωσης υπέρ του αριστερού ημισφαιρίου.

Συμπερασματικά, τα ευρήματά μας αποκάλυψαν ότι το αριστερό FG παρουσιάζει μια λειτουργική επεξεργασία κλίσης από πίσω προς τα εμπρός για την αναγνώριση κινεζικών χαρακτήρων, η οποία διευρύνει την κατανόησή μας για τις ψυχολογικές, νευρικές και υπολογιστικές θεωρίες της ανάγνωσης λέξεων.

Λέξεις-κλειδιά:

Αναγνώριση κινεζικών χαρακτήρων. λειτουργική κλίση? ατρακτοειδής φλοιός? αναπαραστατική ανάλυση ομοιότητας. μονομεταβλητή ανάλυση ενεργοποίησης.

Δήλωση Σημασίας

Η αριστερή ατρακτοειδής έλικα (FG) είναι απαραίτητη για την ανάγνωση, ωστόσο η λειτουργική της οργάνωση κατά την κινεζική ανάγνωση παραμένει ασαφής.

Εδώ, αποκαλύψαμε μια οπίσθια προς πρόσθια λειτουργική κλίση που αντιστοιχεί στα χαμηλότερα προς υψηλότερα ερεθίσματα που μοιάζουν με χαρακτήρες εντός του αριστερού FG κατά την αναγνώριση κινεζικών χαρακτήρων, αλλά όχι στο δεξιό ομολόγο του.

Χρησιμοποιώντας ανάλυση αναπαραστατικής ομοιότητας (RSA), εντοπίσαμε δύο λειτουργικά διαχωρισμένες υποπεριοχές του αριστερού FG: το μεσαίο τμήμα για ορθογραφική επεξεργασία λέξεων και το πρόσθιο τμήμα για την ορθογραφική επεξεργασία λεξικών.

Συμπερασματικά, βρήκαμε ότι οι οπίσθιες, μεσαίες και πρόσθιες περιοχές του αριστερού FG ανταποκρίνονται σε διακριτές ορθογραφικές ιεραρχίες εκτελώντας έτσι διαφορετικούς αλλά συμπληρωματικούς υπολογισμούς. Με βάση αυτό το μοτίβο κλίσης, το αριστερό FG αλληλεπιδρά με άλλες περιοχές του γλωσσικού δικτύου για να επιτύχει ανάγνωση κινεζικών.

Εισαγωγή

Η αποτελεσματική οπτική αναγνώριση λέξεων απαιτεί γρήγορη μετατροπή της μορφής και της ορθογραφίας της λέξης σε προφορά και νόημα λέξης (Liu, 1999· Coltheart et al., 2001· Price andDevlin, 2011).

Οι μελέτες νευροαπεικόνισης και αλλοιώσεων έχουν αποκαλύψει ότι η αριστερή ατρακτοειδής έλικα (FG) είναι κρίσιμη για μια τέτοια μετατροπή κατά την ανάγνωση λέξεων (Kuo et al., 2001; Cohenet al., 2002; Baker et al., 2007; Dehaene et al., 2010; Centanni et al., 2017).

Επιπλέον, η πλευρική μεσαία περιοχή του αριστερού FG που ονομάζεται οπτική περιοχή μορφής λέξης, θεωρείται ότι μπορεί να αναπαραχθεί χωρικά σε διαφορετικά συστήματα γραφής που ποικίλλουν πολύ στον τύπο των σεναρίων, όπως αλφαβητικές γλώσσες (π.χ. αγγλικά) και λογογραφικές γλώσσες (π.χ. κινεζικοί χαρακτήρες Bolger et al., 2005· Liu et al., 2008· Dehaene και Cohen, 2011).

Έχει παρατηρηθεί μια λειτουργική ιεραρχική οργάνωση ερεθισμάτων που μοιάζουν με λέξεις εντός του αριστερού FG κατά την ανάγνωση των αγγλικών λέξεων (Vinckier et al., 2007). Ωστόσο, αν υπάρχει παρόμοια εσωτερική οργάνωση του αριστερού FG στην ανάγνωση των κινεζικών λέξεων είναι ακόμα ασαφές.

Πρόσφατα, ορισμένες μελέτες εξέτασαν τη λειτουργική οργάνωση ερεθισμάτων που μοιάζουν με λέξεις στον κοιλιακό ινιακό κροταφικό φλοιό (vOT). Για τις αλφαβητικές γλώσσες, γραμμές αποδεικτικών στοιχείων που βασίζονται σε αποτελέσματα ενεργοποίησης έχουν παρατηρήσει μια λειτουργική και χωρική ιεραρχική οργάνωση στο αριστερό FG κατά την οπτική αναγνώριση λέξεων (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).

Οι συνάδελφοι του Vinckierand διαπίστωσαν ότι διαφορετικά επίπεδα ορθογραφικών ερεθισμάτων προκάλεσαν ίση ενεργοποίηση στο οπίσθιο τμήμα του αριστερού FG, ενώ τα περισσότερα ερεθίσματα που μοιάζουν με λέξεις προκάλεσαν υψηλότερη ενεργοποίηση κατά μήκος της μέσης έως τον πρόσθιο άξονα (Vinckier et al., 2007).

Συνεπώς, μια μελέτη ενδοκρανιακής καταγραφής για την αναγνώριση αγγλικών λέξεων επιβεβαίωσε ότι το οπίσθιο τμήμα του αριστερού FG εμπλέκεται μοναδικά στην επιλεκτικότητα των γραμμάτων, αλλά τόνιζε τη χωρικά αναμεμειγμένη αλλά όχι αυστηρή ιεραρχική οργάνωση που κρύβεται πίσω από προλεξικές και λεξιλογικές αποκρίσεις στη μέση και στην πρόσθια περιοχή του αριστερού FG (Lochyet al ., 2018).

Αυτοί οι συγγραφείς εντόπισαν με συνέπεια ότι για το αριστερό FG, το οπίσθιο τμήμα εμπλέκεται στην επεξεργασία γραμμάτων και τόνισαν τη λειτουργική κλίση από το μέσο προς το πρόσθιο τμήμα.

Δεδομένης της έντονης διαφοράς μεταξύ γραπτού αγγλικού και κινέζικου στην ορθογραφική δομή, δύο πρόσφατες μελέτες διερεύνησαν εάν υπάρχει παρόμοια λειτουργική κλίση της εγκεφαλικής δραστηριότητας για ερεθίσματα που μοιάζουν με χαρακτήρες στα κινέζικα (Chan et al., 2009; Tian et al., 2020).

Ο Chan και οι συνεργάτες του διαπίστωσαν ότι η πρόσθια περιοχή του αριστερού FG ήταν πιο επιλεκτική για ερεθίσματα που μοιάζουν με κινεζικούς χαρακτήρες με ορθογραφική νομιμότητα, ενώ το οπίσθιο τμήμα ήταν πιο επιλεκτικό για κορεατικούς χαρακτήρες (Chan et al., 2009). Ο Tian και οι συνεργάτες του πρότειναν ότι οι πρόσθιες και μεσαίες περιοχές του αριστερού FG ήταν πιο επιλεκτικές για ερεθίσματα που βασίζονται σε ρίζες, ενώ η οπίσθια περιοχή δεν ήταν (Tian et al., 2020).

Ωστόσο, η αντίστοιχη σχέση μεταξύ διαφορετικών επιπέδων κινεζικής ορθογραφικής δομής με υποπεριοχές του αριστερού FG δεν έχει ακόμη αποκαλυφθεί. Επιπλέον, το δεξί FG ενεργοποιήθηκε επίσης σημαντικά, το οποίο ερμηνεύτηκε ως επεξεργασία χωρικών πληροφοριών κατά την αναγνώριση των κινεζικών λέξεων (Tan et al., 2000, 2001).

Ωστόσο, ποια επίπεδα ορθογραφίας υποβλήθηκαν σε επεξεργασία και αν υπήρχαν αποκλίνοντα ιεραρχικά μοτίβα κωδικοποίησης στο δεξιό FG κατά την ανάγνωση των κινεζικών λέξεων παρέμενε επίσης σε μεγάλο βαθμό άγνωστο.

Η τρέχουσα μελέτη εξέτασε τη λειτουργική οργάνωση στο FG κατά την αναγνώριση κινεζικών χαρακτήρων χρησιμοποιώντας ανάλυση μονομεταβλητής ενεργοποίησης και μεθόδους RSA.

Εδώ, στρατολογήθηκε μια ομάδα ενηλίκων, φυσικών κινεζικών ομιλητών που εκτέλεσαν μια εργασία λεξικής απόφασης για πραγματικές λέξεις (RWs), ψευδολέξεις (PWs), ψευδείς λέξεις (FWs) και συνδυασμούς εγκεφαλικών επεισοδίων (SCs) κατά τη σάρωση fMRI.

Δεδομένου ότι η κινεζική ορθογραφική επεξεργασία περιλαμβάνει τέσσερα κύρια στοιχεία: οπτικές ιδιότητες, ριζική ορθογραφία, ορθογραφία λέξης και λεξιλογική ορθογραφία, υποθέτουμε ότι διακριτά στοιχεία λαμβάνουν χώρα σε διακριτές υποπεριοχές του αριστερού FG, που έχουν ως αποτέλεσμα μια οπίσθια προς την πρόσθια κλίση της κινεζικής ορθογραφίας επεξεργασία.

Υλικά και μέθοδοι

Συμμετέχοντες

Πενήντα ένας φοιτητές (μέση ηλικία=23.4 ετών, 19–28 ετών, 25 άντρες/26 γυναίκες) προσλήφθηκαν στην τρέχουσα μελέτη μέσω της διαδικτυακής διαφήμισης. Όλοι ήταν εγγενείς κινέζοι ομιλητές με κανονική ή διορθωμένη σε κανονική όραση πάνω από 4,8 (τιμές γραφήματος λογαριθμικής όρασης).

Σαράντα ένα προσδιορίστηκαν ως δεξιόχειρες και οι υπόλοιποι είχαν ισορροπημένη χειρονομία σύμφωνα με το Edinburgh Handedness Inventory (Oldfield, 1971). Κανένας δεν είχε ιστορικό νευρολογικής νόσου ή ψυχιατρικών διαταραχών.

Δόθηκε ενημερωμένη γραπτή συγκατάθεση σε κάθε υποκείμενο πριν από το πείραμα. Η παρούσα μελέτη εγκρίθηκε από την Επιτροπή Δεοντολογίας της Σχολής Επιστημών της Ζωής του Πανεπιστημίου Fudan.

Διαδικασίες fMRI ερεθισμάτων και εργασιών

Το σύνολο ερεθισμάτων αποτελούνταν από τέσσερις συνθήκες: RWs, PWs, FWs και SCs, με 40 δοκιμές σε κάθε κατάσταση (Εικ. 1Α). Η κινεζική ορθογραφική επεξεργασία συνεπάγεται την επεξεργασία τεσσάρων υποτιθέμενων συνιστωσών, δηλαδή οπτικές ιδιότητες, ριζική ορθογραφία, ορθογραφία λέξεων και λεξιλογική ορθογραφία, τα οποία κατασκευάζουν ένα ιεραρχικό πλαίσιο γνωστικών διεργασιών (Εικ. 1Β).

Τα RW είναι λέξεις με ένα χαρακτήρα υψηλής συχνότητας που αποτελούνται από δύο ρίζες. Τα PW σχηματίζονται από δύο ριζοσπάστες που παρουσιάζονται στις νομικές θέσεις τους αλλά δεν μπορούν να βρεθούν στο υπάρχον κινέζικο λεξικό. Σημειωτέον, σε αντίθεση με τα PW στην αλφαβητική γλώσσα, τα PW στα κινέζικα είναι τόσο απρόφωνα όσο και χωρίς νόημα, ακόμη και χωρίς φωνολογικά και σημασιολογικά στοιχεία.

Τα FW σχηματίζονται από δύο ριζοσπάστες που παρουσιάζονται σε παράνομες θέσεις. Τα SC αποτελούνται από τυχαία διατεταγμένες πινελιές που εμφανίζονται σε πραγματικούς χαρακτήρες και διατηρούν τον ίδιο φάκελο με τους πραγματικούς χαρακτήρες.

Η οριζόντια οπτική γωνία όλων των ερεθισμάτων, που ήταν λευκά και παρουσιάζονταν σε μαύρη οθόνη, ήταν 4,37 μοίρες. Το ποσοστό των εικονοστοιχείων, το μέγεθος της εικόνας και ο αριθμός των πινελιών ταιριάστηκαν σε όλες τις συνθήκες. Η συχνότητα λέξεων των RW και οι λέξεις μονού χαρακτήρων που χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία PW και FW αντιστοιχίστηκαν επίσης.

Στην τρέχουσα μελέτη, υιοθετήθηκε μια εργασία σχεδιασμού και λεξικής απόφασης που σχετίζεται με γεγονότα. Κάθε ερέθισμα παρουσιάστηκε για 600 ms με τυχαιοποιημένη σειρά, με ένα τυχαιοποιημένο ενδιάμεσο ερέθισμα (ISI) που κυμαίνεται από 4000 έως 6000 ms.

Μια διασταύρωση στερέωσης παρουσιάστηκε στο κέντρο της οθόνης κατά τη διάρκεια της ISI για να ληφθεί η βασική εγκεφαλική δραστηριότητα (Εικ.1Α). Η εργασία της λεξικής απόφασης απαιτούσε από τους συμμετέχοντες να κρίνουν εάν το ερέθισμα ήταν πραγματικός χαρακτήρας, πατώντας κουμπιά με το δεξί τους δείκτη. Συγκεκριμένα, το κριτήριο για τον προσδιορισμό ενός πραγματικού χαρακτήρα ήταν αν έχει νόημα ή όχι.

Ένα τμήμα πρακτικής αποτελούμενο από 16 δοκιμές (επιπλέον τέσσερα ερεθίσματα σε κάθε κατάσταση) διεξήχθη εκτός του σαρωτή πριν από το κανονικό πείραμα για να διασφαλιστεί η πλήρης κατανόηση των απαιτήσεων της εργασίας.

Απόκτηση fMRI και προεπεξεργασία δεδομένων

Τα δεδομένα λειτουργικής και δομικής απεικόνισης μαγνητικού συντονισμού συλλέχθηκαν από έναν σαρωτή 3.0-T Siemens Prisma με 32-κεφαλικό πηνίο καναλιού (Siemens Healthcare) στο Zhangjiang International Brain Imaging Center (ZIC) του Πανεπιστημίου Fudan, Σαγκάη, Κίνα.

Μια ακολουθία επίπεδης απεικόνισης ηχούς (EPI) χρησιμοποιήθηκε για την απόκτηση λειτουργικής απεικόνισης [TR=720 ms, TE=33 ms, γωνία αναστροφής=52 βαθμός , μέγεθος μήτρας=110 96, πεδίο προβολή (FOV)=220 196 mm, πάχος τομής=2 mm, αριθμός τομών=72].

Ανατομικές, υψηλής ανάλυσης, T1-ζυγισμένες εικόνες συλλέχθηκαν πριν από τις εργασίες (TR =3000ms, TE=2.56ms, γωνία αναστροφής=8 βαθμός , μέγεθος μήτρας {{6} } 320, FOV=256 256 mm, πάχος φέτας=0.8 mm, αριθμός φετών=208).

Η προεπεξεργασία εικόνας πραγματοποιήθηκε από τη StatisticalParametric Mapping-12 (SPM12, Wellcome Trust Centrefor Neuroimaging, Λονδίνο, Ηνωμένο Βασίλειο; http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spam). Πρώτον, αρκετοί τόμοι δεν καταγράφηκαν πριν από την εκτόξευση της σκανδάλης για να διασφαλιστεί η ισορροπία Τ1.

Οι όγκοι ευθυγραμμίστηκαν προσωρινά στον μεσαίο όγκο EPI και ευθυγραμμίστηκαν χωρικά για να διορθωθεί η κίνηση της κεφαλής. Η δομική εικόνα κάθε θέματος καταχωρήθηκε στη μέση εικόνα EPI, τμηματοποιήθηκε και κανονικοποιήθηκε στο χώρο του Νευρολογικού Ινστιτούτου του Μόντρεαλ (MNI).

Οι εκ νέου ευθυγραμμισμένοι όγκοι EPI κανονικοποιήθηκαν στο χώρο MNI με παραμέτρους πεδίου παραμόρφωσης από την κανονικοποίηση δομικής εικόνας. Οι κανονικοποιημένοι όγκοι EPI εξομαλύνθηκαν με πυρήνα Gauss 6 mm και υψηλοπερατό φίλτρο.

For more information:1950477648nn@gmail.com