Funkčný gradient fuziformnej kôry na rozpoznávanie čínskych znakov, časť 1

Abstraktné

Navrhlo sa, aby vizuálne rozpoznávanie slov malo funkčnú a priestorovú organizáciu zodpovedajúcu hierarchickým jazykovým formám slov v ľavom fuziformnom gyrus (FG) počas vizuálneho rozpoznávania slov v abecedných jazykoch.

Vizuálne rozpoznávanie slov a pamäť spolu úzko súvisia. Výskum ukazuje, že trénovanie schopností vizuálneho rozpoznávania slov môže zlepšiť pamäťovú schopnosť mozgu a podporiť celkový rozvoj mozgových funkcií.

Po prvé, vizuálne rozpoznávanie slov zlepšuje našu pracovnú pamäť. Pracovná pamäť je forma krátkodobej pamäte, ktorá nám pomáha spracovávať a uchovávať informácie pri vykonávaní zložitých kognitívnych úloh. Napríklad, ak si chceme prečítať knihu, musíme si zapamätať viacero informácií, ako je obsah knihy, číslo strany a kapitola súčasne, čo od nás vyžaduje silnú schopnosť pracovnej pamäte. Tréning vizuálneho rozpoznávania slov môže zlepšiť našu schopnosť spracovávať a zapamätať si textové informácie a efektívne zlepšiť úroveň našej pracovnej pamäte.

Po druhé, schopnosť vizuálneho rozpoznávania slov môže tiež zlepšiť našu schopnosť dlhodobej pamäti. Dlhodobá pamäť sa vzťahuje na informácie, ktoré sú uložené v mozgu a majú silnú perzistenciu, vrátane jazyka, historických udalostí, kultúrnych znalostí atď. Tréning vizuálneho rozpoznávania slov nám môže pomôcť prehĺbiť naše porozumenie a zapamätanie si textových informácií, a tým podporiť tvorbu a konsolidácia dlhodobej pamäte.

Stručne povedané, schopnosť vizuálneho rozpoznávania slov hrá dôležitú úlohu pri podpore našej pamäti. Trénovaním schopností vizuálneho rozpoznávania slov môžeme zlepšiť našu pracovnú pamäť a schopnosti dlhodobej pamäte, čím položíme pevný základ pre budúce štúdium a prácu. Buďme pozitívni, pokračujme v skúmaní tajomstiev tréningu vizuálneho rozpoznávania slov a zlepšujme svoju kognitívnu úroveň. Je vidieť, že potrebujeme zlepšiť pamäť a Cistanche deserticola môže výrazne zlepšiť pamäť, pretože Cistanche deserticola je tradičný čínsky liečivý materiál, ktorý má mnoho jedinečných účinkov, jedným z nich je zlepšenie pamäte. Účinnosť mletého mäsa spočíva v rôznych aktívnych zložkách, ktoré obsahuje, vrátane kyselín, polysacharidov, flavonoidov atď. Tieto zložky môžu podporovať zdravie mozgu rôznymi spôsobmi.

Kliknite na Know, aby ste zlepšili krátkodobú pamäť

Stále však nie je jasné, či počas rozpoznávania čínskych znakov existujú podobné funkčné gradienty slovnej reprezentácie.

V tejto štúdii sme prijali metódy jednorozmernej aktivačnej analýzy a analýzy reprezentačnej podobnosti (RSA), aby sme preskúmali funkčnú organizáciu v FG pre rozpoznávanie čínskych znakov pomocou údajov fMRI úlohy. Čitateľom domorodých Číňanov boli vizuálne prezentované štyri typy stimulov podobných postavám (tj skutočné postavy, pseudopostavy, falošné znaky a kombinácie ťahov).

Po analýze sme pozorovali posteriorno-predný funkčný gradient v ľavej FG zodpovedajúci stupňu podobnosti stimulov s charakterom. Okrem toho odlišné podoblasti ľavej FG obsahujú rôzne ortografické kódy. Stredná časť ľavej FG bola zapojená do abstraktného ortografického spracovania, zatiaľ čo predná časť ľavej FG bola zapojená do lexikálneho ortografického spracovania (tj mapovanie pravopisu na fonológiu alebo sémantiku).

Najmä pre pravú FG sme nenašli podobný vzor kódovania pre selektivitu k znakovej podobnosti, čo naznačuje asymetriu funkčnej hierarchickej organizácie v prospech ľavej hemisféry.

Na záver naše zistenia odhalili, že ľavá FG predstavuje funkčné spracovanie posterior-to-predného gradientu na rozpoznávanie čínskych znakov, čo rozširuje naše chápanie psychologických, nervových a výpočtových teórií čítania slov.

Kľúčové slová:

rozpoznávanie čínskych znakov; funkčný gradient; fusiformná kôra; reprezentatívna analýza podobnosti; jednorozmerná aktivačná analýza.

Vyhlásenie o význame

Ľavý vretenovitý gyrus (FG) je nevyhnutný pre čítanie, no jeho funkčná organizácia počas čínskeho čítania zostáva nejasná.

Tu sme odhalili zadný-predný funkčný gradient zodpovedajúci nižším až vyšším znakovým stimulom v ľavej FG počas rozpoznávania čínskych znakov, ale nie v jeho pravom homológu.

Pomocou analýzy reprezentačnej podobnosti (RSA) sme identifikovali dve funkčne segregované podoblasti ľavej FG: strednú časť pre slovné pravopisné spracovanie a prednú časť forlexikálne ortografické spracovanie.

Na záver sme zistili, že zadné, stredné a predné oblasti ľavej FG reagujú na odlišné ortografické hierarchie, čím sa vykonávajú rôzne, ale komplementárne výpočty. Na základe tohto vzoru gradientu ľavá FG interaguje s inými oblasťami jazykovej siete na dosiahnutie čínskeho čítania.

Úvod

Efektívne vizuálne rozpoznávanie slov si vyžaduje rýchlu konverziu slovnej formy a pravopisu na výslovnosť a význam slova (Liu, 1999; Coltheart a kol., 2001; Price a Devlin, 2011).

Neuroimagingové štúdie a štúdie lézií odhalili, že ľavý fusiformný gyrus (FG) je rozhodujúci pre takúto konverziu počas čítania slov (Kuo a kol., 2001; Cohenet al., 2002; Baker a kol., 2007; Dehaene a kol., 2010; Centanni a kol., 2017).

Okrem toho, laterálna stredná oblasť ľavej FG nazývaná oblasť vizuálnej formy slova, sa predpokladá, že je priestorovo reprodukovateľná v rôznych systémoch písania, ktoré sa značne líšia v type písma, ako sú abecedné jazyky (napr. angličtina) a logografické jazyky (napr. čínske znaky). Bolger a kol., 2005; Liu a kol., 2008; Dehaene a Cohen, 2011).

Počas čítania anglických slov bola pozorovaná funkčná hierarchická organizácia slovných podnetov v rámci ľavej FG (Vinckier et al., 2007). Stále však nie je jasné, či existuje podobná vnútorná organizácia ľavej FG v čítaní čínskych slov.

Nedávno niektoré štúdie skúmali funkčnú organizáciu slovných stimulov vo ventrálnom okcipitotemporálnom kortexe (vOT). Pokiaľ ide o abecedné jazyky, línie dôkazov založené na výsledkoch aktivácie pozorovali funkčnú a priestorovú hierarchickú organizáciu v ľavej FG počas vizuálneho rozpoznávania slov (Binder a kol., 2006; Vinckier a kol., 2007; Van der Market al., 2009; Kronschnabel a kol., 2013; Olulade a kol., 2013, 2015; Lerma-Usabiaga a kol., 2018).

Kolegovia Vinckierand zistili, že rôzne úrovne ortografických stimulov indukovali rovnakú aktiváciu v zadnej časti ľavej FG, zatiaľ čo viac slovných stimulov indukovalo vyššiu aktiváciu pozdĺž stredu k prednej osi (Vinckier et al., 2007).

Štúdia intrakraniálneho záznamu o rozpoznávaní anglických slov konzistentne potvrdila, že zadná časť ľavej FG bola jedinečne zapojená do selektivity písmen, ale zdôraznila priestorovo zmiešanú, ale nie striktnú hierarchickú organizáciu, ktorá je základom prelexických a lexikálnych reakcií v strednej a prednej oblasti ľavej FG (Lochyet al. ., 2018).

Títo autori dôsledne identifikovali, že pre ľavú FG bola zadná časť zapojená do spracovania písmen a zdôraznili funkčný gradient od strednej k prednej časti.

Vzhľadom na ostrý rozdiel medzi písanou angličtinou a čínštinou v ortografickej štruktúre dve nedávne štúdie skúmali, či v čínštine existuje podobný funkčný gradient mozgovej aktivity pre znakové stimuly (Chan a kol., 2009; Tian a kol., 2020).

Chan a kolegovia zistili, že predná oblasť ľavej FG bola selektívnejšia pre podnety podobné čínskym znakom s ortografickou zákonnosťou, zatiaľ čo zadná časť bola selektívnejšia pre kórejské znaky (Chan et al., 2009). Tian a kolegovia navrhli, že predné a stredné oblasti ľavej FG boli selektívnejšie pre radikálne stimuly, zatiaľ čo zadná oblasť nie (Tian et al., 2020).

Zodpovedajúci vzťah medzi rôznymi úrovňami čínskej ortografickej štruktúry k subregiónom ľavej FG však stále nebol odhalený. Okrem toho bola výrazne aktivovaná aj pravá FG, čo bolo interpretované ako spracovanie priestorovej informácie počas čínskeho rozpoznávania slov (Tan et al., 2000, 2001).

Avšak, ktoré úrovne pravopisu boli spracované a či existovali odlišné hierarchické kódovacie vzory v správnej FG počas čítania čínskych slov, tiež zostali do značnej miery neznáme.

Súčasná štúdia skúmala funkčnú organizáciu vo FG počas rozpoznávania čínskych znakov pomocou jednorozmernej aktivačnej analýzy a metód RSA.

Tu bola zhromaždená skupina dospelých, rodených čínskych hovorcov, ktorí počas skenovania fMRI vykonávali lexikálnu rozhodovaciu úlohu pre skutočné slová (RW), pseudoslová (PW), falošné slová (FW) a kombinácie ťahov (SC).

Vzhľadom na to, že čínske ortografické spracovanie zahŕňa štyri hlavné komponenty: vizuálne vlastnosti, radikálny pravopis, slovný pravopis a lexikálny pravopis, predpokladáme, že odlišné komponenty sa odohrávajú v odlišných subregiónoch ľavej FG, čo má za následok posteriorno-predný gradient čínskeho pravopisu. spracovanie.

Materiály a metódy

Účastníci

Do aktuálnej štúdie bolo prostredníctvom inzercie online zaradených 51 vysokoškolákov (priemerný vek=23,4 roky, 19 – 28 rokov, 25 mužov/26 žien). Všetci boli rodení čínski hovoriaci s normálnym alebo upraveným na normálne videnie nad 4,8 (hodnoty grafu logaritmického videnia).

Podľa EdinburghHandedness Inventory (Oldfield, 1971) bolo 41 identifikovaných ako pravákov a zvyšok mal vyváženú ruku. Žiadny z nich nemal v anamnéze neurologické ochorenie alebo psychiatrické poruchy.

Informovaný písomný súhlas bol poskytnutý každému subjektu pred experimentom. Súčasnú štúdiu schválila Etická komisia School of Life Sciences, Univerzita Fudan.

Podnety a postupy fMRI úloh

Súbor stimulov pozostával zo štyroch podmienok: RWs, PWs, FWs a SC, so 40 pokusmi v každom stave (obr. 1A). Čínske pravopisné spracovanie zahŕňa spracovanie štyroch predpokladaných komponentov, tj vizuálnych vlastností, radikálneho pravopisu, slovotvorného pravopisu a lexikálneho pravopisu, ktoré vytvárajú hierarchický rámec kognitívnych procesov (obr. 1B).

RW sú vysokofrekvenčné jednoznakové slová pozostávajúce z dvoch radikálov. PW tvoria dvaja radikáli, ktorí sú prezentovaní na svojich právnych pozíciách, ale nemožno ich nájsť v existujúcom čínskom slovníku. Najmä na rozdiel od PW v abecednom jazyku sú PW v čínštine nevysloviteľné a nezmyselné, dokonca aj bez fonologických a sémantických narážok.

FW sú tvorené dvoma radikálmi prezentovanými v nelegálnych pozíciách. SC sa skladajú z náhodne usporiadaných ťahov, ktoré sa objavujú v skutočných postavách a zachovávajú rovnakú obálku ako skutočné postavy.

Horizontálny zorný uhol všetkých stimulov, ktoré boli biele a prezentované na čiernej obrazovke, bol 4,37 stupňa. Percento pixlov, veľkosť obrázka a počet ťahov sa zhodovali v rôznych podmienkach. Frekvencia slov RW a jednoznakové slová používané na zostavenie PW a FW boli tiež zhodné.

V súčasnej štúdii bol prijatý návrh súvisiaci s udalosťami a úloha lexikálneho rozhodovania. Každý stimul bol prezentovaný počas 600 ms v náhodnom poradí, s randomizovaným interstimulačným intervalom (ISI) v rozsahu od 4000 do 6000 ms.

Fixačný kríž bol prezentovaný v strede obrazovky počas ISI na získanie základnej mozgovej aktivity (obr. 1A). Úloha lexikálneho rozhodovania vyžadovala od účastníkov, aby stláčaním tlačidiel pravým ukazovákom posúdili, či podnetom bola skutočná postava. Kritériom na identifikáciu skutočnej postavy bolo najmä to, či má alebo nemá význam.

Cvičná časť pozostávajúca zo 16 pokusov (ďalšie štyri stimuly v každom stave) bola vykonaná zo skenera pred normálnym experimentom, aby sa zabezpečilo úplné pochopenie požiadaviek úlohy.

Akvizícia fMRI a predspracovanie údajov

Údaje o funkčnom a štrukturálnom zobrazení magnetickou rezonanciou boli zhromaždené 3.0-Skenerom T Siemens Prisma s 32-kanálovou hlavovou cievkou (Siemens Healthcare) v Zhangjiang International Brain Imaging Center (ZIC) Univerzity Fudan, Šanghaj, Čína.

Sekvencia echo planárneho zobrazovania (EPI) sa použila na získanie funkčného zobrazovania [TR=720 ms, TE=33 ms, uhol preklopenia=52 stupeň, veľkosť matice=110 96, pole pohľad (FOV)=220 196 mm, hrúbka rezu=2 mm, počet rezov=72].

Pred úlohami boli zhromaždené anatomické, T1-vážené obrázky s vysokým rozlíšením (TR =3000ms, TE=2,56 ms, uhol preklopenia=8 stupeň, veľkosť matice {{6} } 320, FOV=256 256 mm, hrúbka rezu=0,8 mm, počet rezov=208).

Predspracovanie obrazu vykonala služba StatisticalParametric Mapping{0}} (SPM12, Wellcome Trust Centre for Neuroimaging, Londýn, Spojené kráľovstvo; http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spam). Po prvé, niekoľko zväzkov nebolo zaznamenaných pred spustením spúšťača, aby sa zabezpečila rovnováha T1.

Objemy boli dočasne prerovnané na stredný objem EPI a priestorovo prerovnané na správny pohyb hlavy. Štrukturálny obraz každého subjektu bol zaregistrovaný na stredný obraz EPI, segmentovaný a normalizovaný na priestor Montrealského neurologického inštitútu (MNI).

Prerovnané objemy EPI boli normalizované na priestor MNI parametrami deformačného poľa z normalizácie štrukturálneho obrazu. Normalizované objemy EPI sa vyhladili pomocou 6 mm Gaussovho jadra a hornopriepustného filtra.

For more information:1950477648nn@gmail.com