A fusiform kéreg funkcionális gradiense a kínai karakterfelismeréshez 1. rész

Absztrakt

A vizuális szófelismerésről azt javasolták, hogy az alfabetikus nyelvek vizuális szófelismerése során a bal oldali fusiform gyrus (FG) hierarchikus nyelvszerű szóalaknak megfelelő funkcionális és térbeli szerveződése legyen.

A vizuális szófelismerés és a memória szorosan összefügg. A kutatások azt mutatják, hogy a vizuális szófelismerési készségek képzése javíthatja az agy memóriaképességét és elősegítheti az agyműködés általános fejlődését.

Először is, a vizuális szófelismerés javítja munkamemóriánkat. A munkamemória a rövid távú memória egy formája, amely segít az információk feldolgozésében és tárolásában, miközben összetett kognitív feladatokat végzünk. Például, ha el akarunk olvasni egy könyvet, egyszerre több információra is meg kell emlékeznünk, például a könyv tartalmára, oldalszámára és fejezetére, amihez erős munkamemória képességre van szükségünk. A vizuális szófelismerő tréning javíthatja a szöveges információk feldolgozásának és emlékezésének képességét, valamint hatékonyan javíthatja a munkamemória szintjét.

Másodszor, a vizuális szófelismerő képesség javíthatja a hosszú távú memória képességünket is. A hosszú távú memória az agyban tárolt és erősen megmaradó információra vonatkozik, beleértve a nyelvet, a történelmi eseményeket, a kulturális ismereteket stb. A vizuális szófelismerő tréning segíthet elmélyíteni a szöveges információk megértését és emlékezetét, ezáltal elősegítve a szöveges információk kialakulását és képződését. a hosszú távú memória megszilárdítása.

Röviden, a vizuális szófelismerő képesség fontos szerepet játszik emlékezetünk fejlesztésében. A vizuális szófelismerési készségek képzésével javíthatjuk munkamemóriánkat és a hosszú távú memóriánkat, szilárd alapot teremtve a jövőbeni tanuláshoz és munkához. Legyünk pozitívak, folytassuk a vizuális szófelismerő képzés rejtelmeinek feltárását, és javítsuk kognitív szintünket. Látható, hogy javítanunk kell a memórián, és a Cistanche deserticola jelentősen javíthatja a memóriát, mert a Cistanche deserticola egy hagyományos kínai gyógyászati ​​anyag, amelynek számos egyedi hatása van, amelyek közül az egyik a memória javítása. A darált hús hatékonyságát a benne található különféle hatóanyagok jelentik, beleértve a savakat, poliszacharidokat, flavonoidokat stb. Ezek az összetevők különféle módon elősegíthetik az agy egészségét.

Kattintson a Tudás gombra a rövid távú memória javításához

Azonban még mindig nem világos, hogy léteznek-e a szószerű ábrázolás hasonló funkcionális gradiensei a kínai karakterfelismerés során.

Ebben a tanulmányban egyváltozós aktivációs elemzési és reprezentációs hasonlóság-elemzési (RSA) módszereket alkalmaztunk, hogy megvizsgáljuk a funkcionális szerveződést az FG-ben a kínai karakterfelismeréshez feladat fMRI adatok felhasználásával. A bennszülött kínai olvasókat négyféle karakterszerű ingerrel (azaz valódi karakterekkel, pszeudokarakterekkel, hamis karakterekkel és vonáskombinációkkal) mutatták be vizuálisan.

Az elemzés után a bal oldali FG-ben egy hátsó-elülső funkcionális gradienst figyeltünk meg, amely megfelel az ingerek karakterhez való hasonlóságának mértékének. Ezenkívül a bal oldali FG különálló alrégiói eltérő ortográfiai kódokat tartalmaznak. A bal oldali FG középső része az absztrakt ortográfiai feldolgozásban, míg a bal oldali FG elülső része a lexikális ortográfiai feldolgozásban (azaz az ortográfia fonológiára vagy szemantikára történő leképezésében) vett részt.

Nevezetesen, a jobb oldali FG esetében nem találtunk hasonló kódolási mintát a karakterszerűséghez való szelektivitásra, ami a funkcionális hierarchikus szerveződés aszimmetriáját jelzi a bal félteke javára.

Összefoglalva, eredményeink feltárták, hogy a bal oldali FG egy hátsó-elülső gradiens funkcionális feldolgozást mutat be a kínai karakterfelismeréshez, ami kiterjeszti a szóolvasás pszichológiai, neurális és számítási elméleteinek megértését.

Kulcsszavak:

kínai karakterfelismerés; funkcionális gradiens; fusiform cortex; reprezentációs hasonlóság elemzés; egyváltozós aktiválási elemzés.

Jelentőségi nyilatkozat

A bal oldali fusiform gyrus (FG) elengedhetetlen az olvasáshoz, de funkcionális felépítése a kínai olvasás során továbbra is tisztázatlan.

Itt feltártunk egy hátsó-elülső funkcionális gradienst, amely megfelel az alsó-magasabb karakterszerű ingereknek a bal FG-n belül a kínai karakterfelismerés során, de nem a jobb homológjában.

Reprezentációs hasonlóság-analízis (RSA) segítségével a bal oldali FG két funkcionálisan szegregált alrégióját azonosítottuk: a középső részt a szóalaki ortográfiai feldolgozásra, az elülső részét pedig a forlexikai ortográfiai feldolgozásra.

Összefoglalva, azt találtuk, hogy a bal oldali FG hátsó, középső és elülső régiói reagálnak a különböző ortográfiai hierarchiákra, ezáltal eltérő, de egymást kiegészítő számításokat hajtanak végre. E gradiens minta alapján a bal oldali FG kölcsönhatásba lép a nyelvi hálózat más régióival, hogy elérje a kínai olvasást.

Bevezetés

A hatékony vizuális szófelismeréshez a szóalak és az ortográfia gyors konvertálása szükséges a szó kiejtésére és jelentésére (Liu, 1999; Coltheart et al., 2001; Price és Devlin, 2011).

A neuroimaging és a léziós vizsgálatok kimutatták, hogy a bal oldali fusiform gyrus (FG) kritikus az ilyen konverzióhoz a szóolvasás során (Kuo et al., 2001; Cohenet al., 2002; Baker és mtsai, 2007; Dehaene és mtsai, 2010; Centanni et al., 2017).

Ezenkívül a bal oldali FG oldalsó középső régiója, az úgynevezett vizuális szóforma terület, úgy gondolják, hogy térben reprodukálható a különböző írásrendszerek között, amelyek nagymértékben különböznek a betűk típusától, mint például az alfabetikus nyelvek (pl. angol) és a logográfiai nyelvek (pl. kínai karakterek). Bolger és munkatársai, 2005; Liu és munkatársai, 2008; Dehaene és Cohen, 2011).

Megfigyelték a szószerű ingerek funkcionális hierarchikus szerveződését a bal FG-n belül az angol szóolvasás során (Vinckier et al., 2007). Azonban még mindig nem világos, hogy a bal oldali FG hasonló belső szervezete létezik-e a kínai szóolvasásban.

A közelmúltban néhány tanulmány megvizsgálta a szószerű ingerek funkcionális szerveződését a ventrális occipitotemporális kéregben (vOT). Az alfabetikus nyelvek esetében az aktiválási eredményeken alapuló bizonyítékok funkcionális és térbeli hierarchikus szerveződést figyeltek meg a bal oldali FG-ben a vizuális szófelismerés során (Binder et al., 2006; Vinckier et al., 2007; Van der Market al., 2009; Kronschnabel és mtsai, 2013; Olulade et al., 2013, 2015; Lerma-Usabiaga és mtsai, 2018).

Vinckierand munkatársai azt találták, hogy a különböző szintű ortográfiai ingerek azonos aktivációt indukáltak a bal oldali FG hátsó részében, míg a szószerűbb ingerek nagyobb aktivációt indukáltak a középső és az anterioraxis mentén (Vinckier et al., 2007).

Következetesen az angol szófelismerésről szóló intracraniális felvételi tanulmány megerősítette, hogy a bal FG hátsó része egyedülállóan részt vett a betűszelektivitásban, de hangsúlyozta a térben keveredő, de nem szigorú hierarchikus szerveződést, amely a prelexikális és lexikális válaszok hátterében áll a bal FG középső és elülső régiójában (Lochyet al. ., 2018).

Ezek a szerzők következetesen megállapították, hogy a bal oldali FG esetében a hátsó rész vett részt a levélfeldolgozásban, és hangsúlyozták a funkcionális gradienst a középső résztől az elülső részig.

Tekintettel az írott angol és kínai nyelv helyesírási szerkezetében mutatkozó éles különbségére, két közelmúltbeli tanulmány azt vizsgálta, hogy létezik-e hasonló funkcionális gradiens az agyi aktivitásban a karakterszerű ingerekre a kínai nyelvben (Chan et al., 2009; Tian et al., 2020).

Chan és munkatársai azt találták, hogy a bal oldali FG elülső része szelektívebb volt a kínai karakterszerű ingerekre ortográfiai törvényszerűséggel, míg a hátsó rész szelektívebb a koreai karakterekre (Chan és mtsai, 2009). Tian és munkatársai azt javasolták, hogy a bal oldali FG elülső és középső régiói szelektívebbek a radikális alapú ingerekre, míg a hátsó régió nem (Tian et al., 2020).

A kínai ortográfiai szerkezet különböző szintjei és a bal FG alrégiói közötti megfelelő kapcsolat azonban még mindig nem derült ki. Emellett a jobb oldali FG is jelentősen aktiválódott, amit a kínai szófelismerés során térinformáció-feldolgozásként értelmeztek (Tan et al., 2000, 2001).

Azonban az ortográfia mely szintjeit dolgozták fel, és hogy léteztek-e eltérő hierarchikus kódolási minták a megfelelő FG-ben a kínai szóolvasás során, szintén nagyrészt ismeretlen maradt.

A jelenlegi tanulmány az FG funkcionális szerveződését vizsgálta a kínai karakterfelismerés során egyváltozós aktivációs elemzés és RSA módszerek segítségével.

Itt egy csoport felnőttet, kínai anyanyelvűeket vontak be, akik lexikális döntési feladatot hajtottak végre a valódi szavak (RW-k), pszeudoszavak (PW-k), hamis szavak (FW-k) és vonáskombinációk (SC-k) tekintetében az fMRI-vizsgálat során.

Tekintettel arra, hogy a kínai ortográfiai feldolgozás négy fő összetevőből áll: vizuális tulajdonságok, radikális ortográfia, szóalak helyesírása és lexikális ortográfia, feltételezzük, hogy a különböző összetevők a bal oldali FG különböző alrégióiban jelennek meg, ami a kínai ortográfia hátulsó-elülső gradiensét eredményezi. feldolgozás.

Anyagok és metódusok

Résztvevők

Ötvenegy főiskolai hallgatót (átlagéletkor=23,4 év, 19–28 év, 25 férfi/26 nő) vettek fel a jelenlegi vizsgálatba online hirdetések segítségével. Mindegyik kínai anyanyelvű volt, normál vagy normálra korrigált látással 4,8 felett (logaritmikus látásdiagram értékek).

Az Edinburgh-i Handedness Inventory (Oldfield, 1971) szerint negyvenegyet jobbkezesnek azonosítottak, a többiek pedig kiegyensúlyozott kezességgel rendelkeztek. Egyiküknek sem volt neurológiai betegsége vagy pszichiátriai rendellenessége.

A kísérlet előtt minden alany tájékozott írásbeli beleegyezését adta. A jelenlegi tanulmányt a Fudan Egyetem Élettudományi Karának Etikai Bizottsága hagyta jóvá.

Ösztönzők és feladatok fMRI eljárások

Az ingerkészlet négy feltételből állt: RW-k, PW-k, FW-k és SC-k, mindegyik állapotban 40 kísérlettel (1A. ábra). A kínai ortográfiai feldolgozás négy feltételezett komponens feldolgozását foglalja magában, azaz a vizuális tulajdonságokat, a radikális ortográfiát, a szóalak helyesírását és a lexikális ortográfiát, amelyek a kognitív folyamatok hierarchikus keretét építik fel (1B. ábra).

Az RW-k nagy gyakoriságú egykarakteres szavak, amelyek két gyökből állnak. A PW-ket két gyök alkotja, amelyek jogi pozíciójukban vannak bemutatva, de nem találhatók meg a meglévő kínai szótárban. Nevezetesen, ellentétben az alfabetikus nyelvű PW-kkel, a kínai PW-k kiejthetetlenek és értelmetlenek, még fonológiai és szemantikai jelzések nélkül is.

Az FW-ket illegális pozíciókban bemutatott két radikális alkotja. Az SC-k véletlenszerűen elrendezett körvonalakból állnak, amelyek valódi karakterekben jelennek meg, és ugyanazt a borítékot tartják, mint a valódi karakterek.

Az összes fehér és fekete képernyőn megjelenő inger vízszintes látószöge 4,37 fok volt. A képpontok százalékos arányát, a képméretet és a vonások számát minden körülmények között egyeztették. Az RW-k szógyakorisága, valamint a PW-k és FW-k felépítéséhez használt egykarakteres szavak szintén párosításra kerültek.

A jelen tanulmányban egy eseményhez kapcsolódó tervezési és lexikális döntési feladatot fogadtunk el. Mindegyik ingert 600 ms-ig mutatták be randomizált sorrendben, a randomizált interstimulus intervallum (ISI) 4000 és 6000 ms között volt.

Az ISI során a képernyő közepén egy rögzítő keresztet mutattunk be, hogy meghatározzuk az agyi alapaktivitást (1A. ábra). A lexikális döntési feladat megkövetelte a résztvevőktől, hogy a jobb mutatóujjuk gombjainak megnyomásával megítéljék, hogy az inger valódi karakter-e. Nevezetesen, a valódi karakter azonosításának kritériuma az volt, hogy van-e jelentése vagy sem.

A normál kísérlet előtt a szkennerből egy 16 kísérletből álló gyakorlati szakaszt (mindegyik állapot további négy ingere) végeztek, hogy biztosítsák a feladatigények teljes megértését.

fMRI gyűjtés és adat előfeldolgozás

A funkcionális és szerkezeti mágneses rezonancia képalkotási adatokat egy 30-T Siemens Prisma szkenner gyűjtötte be 32-csatornás fejtekerccsel (Siemens Healthcare) a Zhangjiang International Brain Imaging Centerben (ZIC) a Fudan Egyetemen, Sanghajban, Kínában.

A funkcionális képalkotáshoz echo planar imaging (EPI) szekvenciát használtunk [TR=720 ms, TE=33 ms, billenési szög=52 fok, mátrixméret=110 96, mező nézet (FOV)=220 196 mm, szeletvastagság=2 mm, szeletek száma=72].

Anatómiai, nagy felbontású, T1-súlyozott képeket gyűjtöttünk a feladatok előtt (TR =3000 ms, TE=2,56 ms, átfordulási szög=8 fok, mátrixméret {{6} } 320, FOV=256 256 mm, szeletvastagság=0,8 mm, szeletek száma=208).

A kép előfeldolgozását a StatisticalParametric Mapping{0}} (SPM12, Wellcome Trust Centrefor Neuroimaging, London, Egyesült Királyság; http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spam) végezte. Először is, több térfogatot nem rögzítettek a trigger indítása előtt, hogy biztosítsák a T1 egyensúlyt.

A térfogatokat időlegesen a középső EPI-térfogathoz igazították, és térben átállították a fej mozgásának korrigálása érdekében. Az egyes alanyok szerkezeti képét az EPI-képhez regisztráltuk, szegmentáltuk, és a MontrealNeurologic Institute (MNI) térre normalizáltuk.

Az átrendezett EPI-térfogatokat a szerkezeti képnormalizálásból származó deformációs mezőparaméterek segítségével MNI-térre normalizáltuk. A normalizált EPI-térfogatokat 6 mm-es Gauss-kernellel és felüláteresztő szűrővel simítottuk.

For more information:1950477648nn@gmail.com