Fusiform ajukoore funktsionaalne gradient hiina tähemärkide tuvastamiseks, 1. osa

Abstraktne

Visuaalsel sõnatuvastusel on välja pakutud funktsionaalne ja ruumiline korraldus, mis vastab hierarhilistele keeletaolistele sõnavormidele vasakpoolses fusiform gyrus (FG) visuaalsel sõnatuvastusel tähestikulistes keeltes.

Visuaalne sõnatuvastus ja mälu on omavahel tihedalt seotud. Uuringud näitavad, et visuaalsete sõnatuvastusoskuste treenimine võib parandada aju mäluvõimet ja soodustada ajutegevuse üldist arengut.

Esiteks parandab visuaalne sõnatuvastus meie töömälu. Töömälu on lühiajalise mälu vorm, mis aitab meil keeruliste kognitiivsete ülesannete täitmisel teavet töödelda ja talletada. Näiteks kui tahame raamatut lugeda, peame korraga meeles pidama mitut teavet, näiteks raamatu sisu, leheküljenumbrit ja peatükki, mis nõuab meilt tugevat töömälu. Visuaalne sõnatuvastuskoolitus võib parandada meie võimet töödelda ja meeles pidada tekstiteavet ning parandada tõhusalt meie töömälu taset.

Teiseks võib visuaalne sõnatuvastusvõime parandada ka meie pikaajalist mälu. Pikaajaline mälu viitab teabele, mis on salvestatud ajju ja millel on tugev püsivus, sealhulgas keel, ajaloolised sündmused, kultuuriteadmised jne. Visuaalne sõnatuvastuskoolitus võib aidata meil süvendada tekstiteabe mõistmist ja mälu, soodustades seeläbi teabe kujunemist ja pikaajalise mälu tugevdamine.

Lühidalt öeldes mängib visuaalne sõnatuvastusvõime meie mälu edendamisel olulist rolli. Visuaalset sõnatuvastusoskust treenides saame parandada oma töömälu ja pikaajalist mälu, pannes tugeva aluse edasiseks õppimiseks ja tööks. Olgem positiivsed, jätkame visuaalse sõnatuvastuskoolituse saladuste uurimist ja parandame oma kognitiivset taset. On näha, et me peame parandama mälu ja Cistanche deserticola võib oluliselt parandada mälu, sest Cistanche deserticola on traditsiooniline Hiina ravimmaterjal, millel on palju ainulaadseid toimeid, millest üks on mälu parandamine. Hakkliha tõhusus tuleneb selles sisalduvatest erinevatest toimeainetest, sealhulgas hapetest, polüsahhariididest, flavonoididest jne. Need koostisosad võivad aju tervist mitmel viisil edendada.

Lühimälu parandamiseks klõpsake nuppu Tea

Siiski on endiselt ebaselge, kas hiina tähemärgituvastuse ajal eksisteerivad sarnased sõnalaadse esituse funktsionaalsed gradiendid.

Selles uuringus võtsime kasutusele ühemõõtmelise aktiveerimisanalüüsi ja esindusliku sarnasuse analüüsi (RSA) meetodid, et uurida FG funktsionaalset korraldust Hiina märgituvastuse jaoks, kasutades ülesande fMRI andmeid. Hiina põliselanikele esitati visuaalselt nelja tüüpi märgitaolisi stiimuleid (st pärismärgid, pseudotegelased, valemärgid ja löögikombinatsioonid).

Pärast analüüsi täheldasime vasakpoolses FG-s tagumise ja eesmise funktsionaalset gradienti, mis vastab stiimulite sarnasuse astmele iseloomuga. Lisaks sisaldavad vasaku FG erinevad alampiirkonnad erinevaid ortograafilisi koode. Vasaku FG keskmine osa oli seotud abstraktse ortograafilise töötlusega, vasaku FG esiosa aga leksikaalse ortograafilise töötlusega (st ortograafia kaardistamine fonoloogiale või semantikale).

Eelkõige ei leidnud me parema FG puhul sarnast kodeerimismustrit selektiivsuse ja märkide sarnasuse osas, mis näitab funktsionaalse hierarhilise organisatsiooni asümmeetriat vasaku poolkera kasuks.

Kokkuvõttes näitasid meie leiud, et vasakpoolne FG esitab hiina tähemärgituvastuse jaoks tagumise ja eesmise gradiendi funktsionaalse töötluse, mis laiendab meie arusaama sõnade lugemise psühholoogilistest, neuraalsetest ja arvutuslikest teooriatest.

Märksõnad:

Hiina tähemärkide tuvastamine; funktsionaalne gradient; fusiform cortex; esindusliku sarnasuse analüüs; ühemõõtmeline aktiveerimisanalüüs.

Olulisuse avaldus

Vasakpoolne fusiform gyrus (FG) on lugemiseks hädavajalik, kuid selle funktsionaalne korraldus hiina lugemise ajal jääb ebaselgeks.

Siin paljastasime hiina tähemärgituvastuse ajal tagumise ja eesmise funktsionaalse gradiendi, mis vastab madalamale kuni kõrgemale märgitaolistele stiimulitele vasakpoolses FG-s, kuid mitte selle parempoolses homoloogis.

Kasutades representatiivse sarnasuse analüüsi (RSA), tuvastasime kaks vasaku FG funktsionaalselt eraldatud alampiirkonda: keskmine osa sõnavormilise ortograafilise töötlemise jaoks ja eesmine osa leksikaalse ortograafilise töötlemise jaoks.

Kokkuvõtteks leidsime, et vasakpoolse FG tagumine, keskmine ja eesmine piirkond reageerib erinevatele ortograafilistele hierarhiatele, teostades seeläbi erinevaid, kuid üksteist täiendavaid arvutusi. Selle gradiendi mustri põhjal suhtleb vasakpoolne FG hiina keele lugemise saavutamiseks keelevõrgu teiste piirkondadega.

Sissejuhatus

Tõhus visuaalne sõnatuvastus nõuab sõnavormi ja ortograafia kiiret teisendamist sõna häälduseks ja tähenduseks (Liu, 1999; Coltheart et al., 2001; Price ja Devlin, 2011).

Neurokujutise ja kahjustuste uuringud on näidanud, et vasakpoolne fusiform gyrus (FG) on selliseks teisendamiseks sõnade lugemise ajal kriitilise tähtsusega (Kuo et al., 2001; Cohenet al., 2002; Baker et al., 2007; Dehaene et al., 2010; Centanni et al., 2017).

Lisaks arvatakse, et vasaku FG külgmine keskmine piirkond, mida nimetatakse visuaalseks sõnavormialaks, on ruumiliselt reprodutseeritav erinevates kirjutamissüsteemides, mis erinevad suuresti skriptide tüübi poolest, nagu tähestikulised keeled (nt inglise keel) ja logograafilised keeled (nt hiina tähemärgid). Bolger jt, 2005; Liu jt, 2008; Dehaene ja Cohen, 2011).

Täheldatud on sõnalaadsete stiimulite funktsionaalset hierarhilist korraldust vasakpoolses FG-s ingliskeelse sõna lugemise ajal (Vinckier et al., 2007). Siiski on endiselt ebaselge, kas vasakpoolse FG sarnane sisekorraldus eksisteerib ka hiina sõnade lugemises.

Hiljuti on mõned uuringud uurinud sõnalaadsete stiimulite funktsionaalset korraldust ventraalses occipitotemporaalses ajukoores (vOT). Tähestikuliste keelte puhul on aktiveerimistulemustel põhinevad tõendid visuaalse sõnatuvastuse ajal vasakpoolses FG-s funktsionaalset ja ruumilist hierarhilist korraldust (Binder et al., 2006; Vinckier jt, 2007; Van der Market al., 2009; Kronschnabel et al., 2013; Olulade jt, 2013, 2015; Lerma-Usabiaga jt, 2018).

Vinckierandi kolleegid leidsid, et ortograafiliste stiimulite erinevad tasemed kutsusid esile võrdse aktivatsiooni vasaku FG tagumises osas, samas kui sõnalaadsemad stiimulid kutsusid esile suurema aktivatsiooni piki keskosa kuni anterioraxis (Vinckier et al., 2007).

Järjekindlalt kinnitas ingliskeelse sõnatuvastuse intrakraniaalne salvestusuuring, et vasaku FG tagumine osa oli unikaalselt seotud tähtede selektiivsusega, kuid rõhutas ruumiliselt segunenud, kuid mitte ranget hierarhilist korraldust, mis on aluseks preleksilistele ja leksikaalsetele vastustele vasaku FG keskmises ja eesmises piirkonnas (Lochyet al. ., 2018).

Need autorid tuvastasid järjekindlalt, et vasaku FG puhul oli tagumine osa seotud kirjade töötlemisega ja rõhutasid funktsionaalset gradienti keskmisest esiosani.

Arvestades kirjaliku inglise ja hiina keele vahelist teravat erinevust ortograafilises struktuuris, on kahes hiljutises uuringus uuritud, kas hiina keeles eksisteerib sarnane ajutegevuse funktsionaalne gradient märgitaoliste stiimulite jaoks (Chan et al., 2009; Tian et al., 2020).

Chan ja tema kolleegid leidsid, et vasakpoolse FG eesmine piirkond oli selektiivsem hiina tähemärgitaoliste stiimulite suhtes, millel oli õigekeelsus, samas kui tagumine osa oli korea tähemärkide jaoks selektiivsem (Chan et al., 2009). Tian ja tema kolleegid väitsid, et vasaku FG eesmised ja keskmised piirkonnad olid radikaalipõhiste stiimulite suhtes selektiivsemad, samas kui tagumine piirkond ei olnud (Tian et al., 2020).

Vastavat seost Hiina ortograafilise struktuuri erinevate tasemete ja vasakpoolse FG alampiirkondade vahel pole siiski veel selgunud. Lisaks aktiveerus oluliselt ka parempoolne FG, mida tõlgendati hiina sõnatuvastuse ajal ruumilise teabe töötlemisena (Tan et al., 2000, 2001).

Siiski jäi suures osas teadmata, milliseid ortograafia tasemeid töödeldi ja kas õiges FG-s esines hiina keele sõnade lugemise ajal erinevaid hierarhilisi kodeerimismustreid.

Käesolevas uuringus uuriti FG funktsionaalset korraldust Hiina märgituvastuse ajal, kasutades ühemõõtmelist aktiveerimisanalüüsi ja RSA meetodeid.

Siin värvati rühm täiskasvanuid, hiina keelt emakeelena kõnelejaid, kes täitsid fMRI-skannimise ajal leksikaalset otsustusülesannet pärissõnade (RW), pseudosõnade (PW), valesõnade (FW) ja löögikombinatsioonide (SC) osas.

Arvestades, et hiina ortograafia töötlemine hõlmab nelja põhikomponenti: visuaalsed omadused, radikaalne ortograafia, sõnavormide ortograafia ja leksikaalne ortograafia, oletame, et erinevad komponendid esinevad vasakpoolse FG erinevates alampiirkondades, mille tulemuseks on hiina ortograafia gradient tagant-eesmisest. töötlemine.

Materjalid ja meetodid

Osalejad

51 üliõpilast (keskmine vanus=23,4 aastat, 19–28 aastat, 25 meest/26 naist) värvati praegusesse uuringusse veebireklaamide abil. Kõik olid emakeelena hiina kõnelejad normaalse või normaalseks korrigeeritud nägemusega üle 4,8 (logaritmilise nägemise diagrammi väärtused).

Edinburgh Handedness Inventory (Oldfield, 1971) järgi tuvastati 41 paremakäelistena ja ülejäänud olid tasakaalus. Ühelgi neist ei olnud neuroloogilisi haigusi ega psühhiaatrilisi häireid.

Enne katset anti igale katsealusele teadlik kirjalik nõusolek. Praeguse uuringu kiitis heaks Fudani ülikooli maateaduste kooli eetikakomitee.

Stiimulid ja ülesanded fMRI protseduurid

Stiimulite komplekt koosnes neljast tingimusest: RW-d, PW-d, FW-d ja SC-d, igas seisundis tehti 40 katset (joonis 1A). Hiina ortograafiline töötlemine hõlmab nelja oletatava komponendi, st visuaalsete omaduste, radikaalse ortograafia, sõnavormi ortograafia ja leksikaalse ortograafia töötlemist, mis loovad kognitiivsete protsesside hierarhilise raamistiku (joonis 1B).

RW-d on suure sagedusega ühekohalised sõnad, mis koosnevad kahest radikaalist. PW-d moodustavad kaks radikaali, mis on esitatud nende juriidilistel positsioonidel, kuid mida olemasolevas hiina sõnaraamatus ei leidu. Märkimisväärne on see, et erinevalt tähestikulise keele PW-dest on hiina keele PW-d nii hääldamatud kui ka mõttetud, isegi ilma fonoloogiliste ja semantiliste vihjeteta.

FW-d moodustavad kaks ebaseaduslikel positsioonidel esinevat radikaali. SC-d koosnevad juhuslikult paigutatud tõmmetest, mis ilmuvad pärismärkidena ja säilitavad sama ümbriku kui päris tähemärgid.

Kõigi valgete ja mustal ekraanil esitatud stiimulite horisontaalne visuaalne nurk oli 4,37 kraadi. Pikslite protsent, pildi suurus ja tõmmete arv sobitati erinevates tingimustes. Samuti sobitati RW-de ja ühetäheliste sõnade sagedus, mida kasutatakse PW-de ja FW-de koostamiseks.

Käesolevas uuringus võeti vastu sündmustega seotud disaini ja leksikaalse otsustamise ülesanne. Iga stiimul esitati 600 ms jooksul randomiseeritud järjekorras, kusjuures randomiseeritud stiimulitevaheline intervall (ISI) oli vahemikus 4000 kuni 6000 ms.

ISI ajal kuvati ekraani keskele fikseeriv rist, et saada aju aktiivsuse algväärtus (joonis 1A). Leksikaalne otsustusülesanne nõudis osalejatelt parema nimetissõrmega nuppude vajutamisega, kas stiimul oli tõeline tegelane. Nimelt oli tõelise tegelase tuvastamise kriteeriumiks see, kas sellel on tähendus või mitte.

Enne tavalist katset viidi skannerist välja 16 katsest koosnev harjutusosa (igas seisundis veel neli stiimulit), et tagada ülesannete nõuete täielik mõistmine.

fMRI hankimine ja andmete eeltöötlus

Funktsionaalsed ja struktuursed magnetresonantstomograafia andmed koguti 3.0-T Siemens Prisma skanneriga 32-kanalipea mähisega (Siemens Healthcare) Zhangjiangi rahvusvahelises ajukuvamise keskuses (ZIC) Fudani ülikoolis Shanghais, Hiinas.

Funktsionaalseks kujutise saamiseks kasutati kajatasandilist kujutise (EPI) järjestust [TR=720 ms, TE=33 ms, pöördenurk=52 kraadi, maatriksi suurus=110 96, väli vaade (FOV)=220 196 mm, viilu paksus=2 mm, viilude arv=72].

Enne ülesandeid koguti anatoomilised, kõrge eraldusvõimega T1-kaalutud kujutised (TR =3000 ms, TE=2,56 ms, pöördenurk=8 kraadi, maatriksi suurus {{6} } 320, FOV=256 256 mm, viilu paksus=0,8 mm, viilude arv=208).

Kujutise eeltöötluse viis läbi StatisticalParametric Mapping{0}} (SPM12, Wellcome Trust Centrefor Neuroimaging, London, Ühendkuningriik; http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spam). Esiteks ei salvestatud mitut mahtu enne päästiku käivitamist, et tagada T1 tasakaal.

Mahud joondati ajutiselt ümber keskmise EPI helitugevuse järgi ja pea liikumise korrigeerimiseks ruumiliselt. Iga subjekti struktuurne pilt registreeriti EPI-pildi järgi, segmenteeriti ja normaliseeriti Montreali neuroloogiainstituudi (MNI) ruumi järgi.

Ümberjoondatud EPI mahud normaliseeriti MNI ruumiks struktuurse kujutise normaliseerimisest saadud deformatsioonivälja parameetrite abil. Normaliseeritud EPI mahud siluti 6 mm Gaussi tuuma ja kõrgpääsfiltriga.

For more information:1950477648nn@gmail.com