Funkcionalni gradient fuziformne skorje za prepoznavanje kitajskih znakov, 1. del

Povzetek

Predlagano je bilo, da ima vizualno prepoznavanje besed funkcionalno in prostorsko organizacijo, ki ustreza hierarhičnim jezikom podobnim besednim oblikam v levem fusiformnem girusu (FG) med vizualnim prepoznavanjem besed v abecednih jezikih.

Vizualno prepoznavanje besed in spomin sta tesno povezana. Raziskave kažejo, da lahko urjenje spretnosti vizualnega prepoznavanja besed izboljša spominsko sposobnost možganov in spodbuja splošni razvoj možganskih funkcij.

Prvič, vizualno prepoznavanje besed izboljša naš delovni spomin. Delovni spomin je oblika kratkoročnega spomina, ki nam pomaga pri obdelavi in ​​shranjevanju informacij med izvajanjem kompleksnih kognitivnih nalog. Na primer, če želimo prebrati knjigo, si moramo hkrati zapomniti več informacij, kot so vsebina knjige, številka strani in poglavje, kar zahteva, da imamo močno sposobnost delovnega spomina. Usposabljanje vizualnega prepoznavanja besed lahko poveča našo sposobnost obdelave in pomnjenja besedilnih informacij ter učinkovito izboljša raven našega delovnega spomina.

Drugič, sposobnost vizualnega prepoznavanja besed lahko izboljša tudi našo sposobnost dolgoročnega spomina. Dolgoročni spomin se nanaša na informacije, ki so shranjene v možganih in imajo močno obstojnost, vključno z jezikom, zgodovinskimi dogodki, kulturnim znanjem itd. Usposabljanje vizualnega prepoznavanja besed nam lahko pomaga poglobiti naše razumevanje in spomin besedilnih informacij, s čimer spodbuja oblikovanje in utrjevanje dolgoročnega spomina.

Skratka, vizualna sposobnost prepoznavanja besed ima pomembno vlogo pri spodbujanju našega spomina. Z urjenjem spretnosti vizualnega prepoznavanja besed lahko izboljšamo svoj delovni in dolgoročni spomin ter tako postavimo trdne temelje za prihodnji študij in delo. Bodimo pozitivni, nadaljujmo z raziskovanjem skrivnosti usposabljanja vizualnega prepoznavanja besed in izboljšajmo svojo kognitivno raven. Vidimo, da moramo izboljšati spomin, in Cistanche deserticola lahko bistveno izboljša spomin, saj je Cistanche deserticola tradicionalno kitajsko zdravilno sredstvo, ki ima številne edinstvene učinke, eden od njih je izboljšanje spomina. Učinkovitost mletega mesa izhaja iz različnih učinkovin, ki jih vsebuje, vključno s kislino, polisaharidi, flavonoidi itd. Te sestavine lahko na različne načine spodbujajo zdravje možganov.

Kliknite Know za izboljšanje kratkoročnega spomina

Vendar pa še vedno ni jasno, ali med prepoznavanjem kitajskih znakov obstajajo podobni funkcionalni gradienti besed podobne predstavitve.

V tej študiji smo sprejeli metode univariatne aktivacijske analize in reprezentativne analize podobnosti (RSA), da bi raziskali funkcionalno organizacijo v FG za prepoznavanje kitajskih znakov z uporabo podatkov opravilne fMRI. Kitajski domači bralci so bili vizualno predstavljeni s štirimi vrstami znakom podobnih dražljajev (tj. pravi znaki, psevdo-znaki, lažni znaki in kombinacije potez).

Po analizi smo opazili posteriorno-anteriorni funkcionalni gradient v levi FG, ki ustreza stopnji podobnosti dražljajev z značajem. Poleg tega imajo različne podregije leve FG različne ortografske kode. Srednji del leve FG je bil vključen v abstraktno ortografsko obdelavo, medtem ko je bil sprednji del leve FG vključen v leksikalno ortografsko obdelavo (tj. preslikavo ortografije v fonologijo ali semantiko).

Predvsem za desno FG nismo našli podobnega vzorca kodiranja za selektivnost podobnosti znakov, kar kaže na asimetrijo funkcionalne hierarhične organizacije v korist leve poloble.

Na koncu so naše ugotovitve pokazale, da leva FG predstavlja posteriorno-anteriorno gradientno funkcionalno obdelavo za prepoznavanje kitajskih znakov, ki širi naše razumevanje psiholoških, nevronskih in računalniških teorij branja besed.

Ključne besede:

prepoznavanje kitajskih znakov; funkcionalni gradient; fuziformna skorja; reprezentativna analiza podobnosti; univariatna aktivacijska analiza.

Izjava o pomembnosti

Levi fusiformni girus (FG) je bistvenega pomena za branje, vendar ostaja njegova funkcionalna organizacija med kitajskim branjem nejasna.

Tukaj smo razkrili posteriorno-anteriorni funkcionalni gradient, ki ustreza nižjim do višjim znakom podobnim dražljajem znotraj levega FG med prepoznavanjem kitajskih znakov, vendar ne v njegovem desnem homologu.

Z analizo podobnosti reprezentacij (RSA) smo identificirali dve funkcionalno ločeni podregiji leve FG: srednji del za ortografsko obdelavo besednih oblik in sprednji del za leksikalno ortografsko obdelavo.

Za zaključek smo ugotovili, da se zadnji, srednji in sprednji del levega FG odzivajo na različne ortografske hierarhije in tako izvajajo različne, a komplementarne izračune. Na podlagi tega gradientnega vzorca leva FG sodeluje z drugimi regijami jezikovnega omrežja, da bi dosegla kitajsko branje.

Uvod

Učinkovito vizualno prepoznavanje besed zahteva hitro pretvorbo besedne oblike in ortografije v izgovorjavo in pomen besede (Liu, 1999; Coltheart et al., 2001; Price in Devlin, 2011).

Nevroslikanje in študije lezij so pokazale, da je levi fusiformni girus (FG) kritičen za takšno pretvorbo med branjem besed (Kuo et al., 2001; Cohenet et al., 2002; Baker et al., 2007; Dehaene et al., 2010; Centanni et al., 2017).

Poleg tega se domneva, da je stransko sredinsko območje leve FG, imenovano območje vizualne besedne oblike, prostorsko ponovljivo v različnih pisnih sistemih, ki se zelo razlikujejo glede na vrsto pisave, kot so abecedni jeziki (npr. angleščina) in logografski jeziki (npr. kitajske pismenke). ; Bolger et al., 2005; Liu et al., 2008; Dehaene in Cohen, 2011).

Opazili so funkcionalno hierarhično organizacijo besed podobnih dražljajev znotraj leve FG med branjem angleških besed (Vinckier et al., 2007). Še vedno pa ni jasno, ali obstaja podobna notranja organizacija leve FG v kitajskem branju besed.

Nedavno so nekatere študije preučevale funkcionalno organizacijo besed podobnih dražljajev v ventralnem okcipitotemporalnem korteksu (vOT). Za abecedne jezike so dokazi, ki temeljijo na rezultatih aktivacije, opazili funkcionalno in prostorsko hierarhično organizacijo v levi FG med vizualnim prepoznavanjem besed (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).

Vinckierandovi sodelavci so ugotovili, da različne ravni ortografskih dražljajev povzročijo enako aktivacijo v zadnjem delu leve FG, medtem ko več besed podobnih dražljajev povzroči višjo aktivacijo vzdolž sredine do anterioraksisa (Vinckier et al., 2007).

Dosledno je študija intrakranialnega snemanja o prepoznavanju angleških besed potrdila, da je bil zadnji del leve FG edinstveno vključen v selektivnost črk, vendar je poudarila prostorsko prepleteno, vendar ne strogo hierarhično organizacijo, ki je podlaga za predleksikalne in leksikalne odzive v srednjem in sprednjem delu leve FG (Lochyet al ., 2018).

Ti avtorji so dosledno ugotavljali, da je pri levi FG zadnji del vključen v obdelavo črk, in poudarjali funkcionalni gradient od sredine proti sprednjemu delu.

Glede na močno razliko med pisno angleščino in kitajščino v ortografski strukturi sta dve nedavni študiji raziskali, ali podoben funkcionalni gradient možganske aktivnosti za znakom podobne dražljaje obstaja v kitajščini (Chan et al., 2009; Tian et al., 2020).

Chan in sodelavci so ugotovili, da je bil sprednji del levega FG bolj selektiven za dražljaje, podobne kitajskim znakom, z ortografsko zakonitostjo, medtem ko je bil zadnji del bolj selektiven za korejske znake (Chan et al., 2009). Tian in njegovi sodelavci so predlagali, da sta bili sprednji in srednji predel levega FG bolj selektivni za dražljaje, ki temeljijo na radikalih, medtem ko zadnji del ni bil (Tian et al., 2020).

Vendar ustrezen odnos med različnimi ravnmi kitajske ortografske strukture in podregijami leve FG še vedno ni razkrit. Poleg tega se je močno aktiviral tudi desni FG, kar je bilo razloženo kot procesiranje prostorskih informacij med kitajskim prepoznavanjem besed (Tan et al., 2000, 2001).

Vendar je ostalo v veliki meri neznano tudi, katere ravni pravopisa so bile obdelane in ali so med branjem kitajskih besed v pravi FG obstajali različni hierarhični vzorci kodiranja.

Trenutna študija je preučevala funkcionalno organizacijo v FG med prepoznavanjem kitajskih znakov z uporabo univariatne aktivacijske analize in metod RSA.

Tukaj je bila izbrana skupina odraslih, maternih govorcev kitajščine, ki so opravili nalogo leksikalne odločitve za prave besede (RW), psevdobesede (PW), lažne besede (FW) in kombinacije udarcev (SC) med skeniranjem fMRI.

Glede na to, da kitajska ortografska obdelava vključuje štiri glavne komponente: vizualne lastnosti, radikalno ortografijo, pravopis besednih oblik in leksikalno ortografijo, domnevamo, da se različne komponente odvijajo v različnih podregijah leve FG, kar ima za posledico posteriorno-anteriorni gradient kitajske ortografije obravnavati.

Materiali in metode

Udeleženci

Enainpetdeset študentov (povprečna starost=23.4 leta, 19–28 let, 25 moških/26 žensk) je bilo v trenutno študijo vključenih s spletnim oglaševanjem. Vsi so bili materni govorci kitajščine z normalnim ali popravljenim na normalen vid nad 4,8 (vrednosti tabele logaritemskega vida).

Enainštirideset je bilo opredeljenih kot desničarji, ostali pa so imeli uravnoteženo roko v skladu z EdinburghHandedness Inventory (Oldfield, 1971). Nihče ni imel zgodovine nevroloških bolezni ali psihiatričnih motenj.

Informirano pisno soglasje je bilo zagotovljeno vsakemu subjektu pred poskusom. To študijo je odobril Odbor za etiko Šole znanosti o življenju Univerze Fudan.

Postopki fMRI dražljajev in nalog

Nabor dražljajev je bil sestavljen iz štirih pogojev: RW, PW, FW in SC, s 40 poskusi v vsakem stanju (slika 1A). Kitajska ortografska obdelava vključuje obdelavo štirih domnevnih komponent, to je vizualnih lastnosti, radikalne ortografije, besedne oblike ortografije in leksikalne ortografije, ki gradijo hierarhični okvir kognitivnih procesov (slika 1B).

RW so visokofrekvenčne besede z enim znakom, sestavljene iz dveh radikalov. PW tvorita dva radikala, ki sta predstavljena na svojih pravnih položajih, vendar ju ni mogoče najti v obstoječem kitajskem slovarju. Predvsem v nasprotju s PW v abecednem jeziku so PW v kitajščini neizgovorljivi in ​​nesmiselni, tudi brez fonoloških in semantičnih znakov.

FW tvorita dva radikala, predstavljena v nedovoljenih položajih. SC so sestavljene iz naključno razporejenih potez, ki se pojavljajo v resničnih znakih in ohranjajo enako ovojnico kot resnični znaki.

Horizontalni vidni kot vseh dražljajev, ki so bili beli in predstavljeni na črnem zaslonu, je bil 4,37 stopinje. Odstotek slikovnih pik, velikost slike in število potez so bili usklajeni med pogoji. Ujemala se je tudi pogostost besed RW in besed z enim znakom, uporabljenih za izdelavo PW in FW.

V trenutni študiji je bila sprejeta naloga oblikovanja in leksikalne odločitve, povezana z dogodki. Vsak dražljaj je bil predstavljen 600 ms v randomiziranem vrstnem redu, z randomiziranim interstimulusnim intervalom (ISI) v razponu od 4000 do 6000 ms.

Med ISI je bil na sredini zaslona predstavljen fiksacijski križ, da bi dobili osnovno možgansko aktivnost (slika 1A). Naloga leksikalne odločitve je od udeležencev zahtevala, da presodijo, ali je dražljaj pravi lik, tako da pritisnejo gumbe z desnim kazalcem. Predvsem je bilo merilo za identifikacijo pravega lika, ali ima pomen ali ne.

Pred običajnim poskusom je bil iz optičnega bralnika izveden del vadbe, sestavljen iz 16 poskusov (dodatni štirje dražljaji v vsakem stanju), da se zagotovi popolno razumevanje zahtev naloge.

fMRI pridobivanje in predobdelava podatkov

Podatke o funkcionalnem in strukturnem slikanju z magnetno resonanco je zbral skener 3.0-T Siemens Prisma s 32-kanalno tuljavo (Siemens Healthcare) v Zhangjiang International Brain Imaging Center (ZIC) Univerze Fudan, Šanghaj, Kitajska.

Za funkcionalno pridobivanje slik je bilo uporabljeno zaporedje odmevnega planarnega slikanja (EPI) [TR=720 ms, TE=33 ms, kot obračanja=52 stopinj, velikost matrice=110 96, polje pogled (FOV)=220 196 mm, debelina rezine=2 mm, število rezin=72].

Anatomske, T1-utežene slike z visoko ločljivostjo so bile zbrane pred nalogami (TR =3000ms, TE=2.56ms, kot obračanja=8 stopinj, velikost matrice {{6} } 320, FOV=256 256 mm, debelina rezine=0.8mm, število rezin=208).

Predhodno obdelavo slike je izvedlo StatisticalParametric Mapping-12 (SPM12, Wellcome Trust Centrefor Neuroimaging, London, Združeno kraljestvo; http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spam). Prvič, več volumnov ni bilo posnetih pred zagonom sprožilca, da se zagotovi ravnovesje T1.

Volumni so bili časovno naravnani na srednji volumen EPI in prostorsko naravnani, da so popravili gibanje glave. Strukturna podoba vsakega subjekta je bila registrirana na srednjo sliko EPI, segmentirana in normalizirana na prostor Montrealskega nevrološkega inštituta (MNI).

Ponovno poravnani volumni EPI so bili normalizirani na prostor MNI s parametri deformacijskega polja iz normalizacije strukturne slike. Normalizirane količine EPI so bile izravnane s 6 mm Gaussovim jedrom in visokofrekvenčnim filtrom.

For more information:1950477648nn@gmail.com