$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Rozumienie języka obejmuje złożone procesy poznawcze i – biorąc pod uwagę niewiarygodną liczbę wyborów słów i układów, które mogą tworzyć jedno zdanie – mózg musi być w stanie rozróżnić spójne i niespójne kombinacje.
Zrozumienie zdania przez daną osobę, niezależnie od tego, czy zostało ono wypowiedziane – jak wtedy, gdy matka mówi synowi, że idzie do sklepu – czy też zapisane w książce, zależy częściowo od tego, jakie dziecko spodziewa się następnego słowa w zdaniu.
Na przykład, jeśli ktoś zacznie czytać "To był ciemny i burzliwy..." Na początku książki oczekuje się, że "noc" będzie kolejnym terminem.
Jednak od czasu do czasu spotyka się nieoczekiwane słowa - takie jak "... A szalony naukowiec malował w swoim laboratorium kolorowego szopa pracza...", które zaburzają sens zdania.
W tym przypadku anomalnym terminem jest szop pracz, ponieważ odnosi się do rodzaju zwierzęcia, a nie oczekiwanego koloru, takiego jak czarny.
Takie niezgodności semantyczne – bezsensowne zdania – wywołują w mózgu unikalne sygnały elektryczne – reakcje znane jako potencjały związane ze zdarzeniami, w skrócie ERP – które mogą dostarczyć wglądu w to, w jaki sposób mózg albo odzyskuje definicję, albo ponownie przetwarza kłopotliwe słowo, próbując zrozumieć zdanie.
Ten film wyjaśnia, w jaki sposób technika elektroencefalografii lub EEG może być wykorzystana do pomiaru ERP podczas zadań niezgodności semantycznej, w których uczestnikom pokazuje się zdania kończące się nieoczekiwanymi słowami.
Pokazujemy, jak projektować bodźce oraz zbierać i analizować dane, koncentrując się w szczególności na unikalnym komponencie ERP, nazwanym N400, aby odzwierciedlić jego cechy.
W tym eksperymencie EEG służy do pomiaru aktywności mózgu u uczestników, którym pokazano semantycznie spójne i niespójne bodźce, w celu zbadania przetwarzania i rozumienia języka.
Bodźce te składają się z trzech rodzajów zdań: zgodnych, niezgodnych i odbiegających od wielkości. Chociaż każdy z nich składa się z siedmiu słów, różnią się one charakterem ich ostatnich terminów.
Końcowe słowa w zgodnych zdaniach, takie jak "Podrapała psa za uchem", nie mają problemów ze znaczeniem i są napisane tym samym typem i rozmiarem czcionki, co poprzednie.
Co ważne, zdania te służą jako kontrole, aby ocenić, jak mózg reaguje na spójne kombinacje słów.
W przeciwieństwie do tego, niepasujące do siebie zdania, takie jak "Zanurzyła palec kurczaka w butach", zawierają ostatnie terminy, które są semantycznie anomalne.
W tym przypadku buty kolidują ze znaczeniem pozostałych słów – oczekuje się, że paluszki z kurczaka będą maczane w przyprawie takiej jak musztarda, a nie w ubraniach. W ten sposób bodźce te oceniają, jak zaskakujący, niespójny język jest przetwarzany.
Ostatni typ zdań nazywa się zboczonymi rozmiarem i zawiera ostatnie słowa, które zaskakują wyglądem – są napisane większą czcionką – ale nie są spójne.
Na przykład, jeśli w zdaniu "Włożył rękę w rękawicę" termin rękawica jest napisany większymi literami, nadal ma sens semantyczny.
Bodźce te mają kluczowe znaczenie, ponieważ mają na celu rozróżnienie, czy reakcja mózgu na ostatnie słowo w zdaniu jest wynikiem ogólnego zaskoczenia – szoku spowodowanego niespójnym rozmiarem tekstu – czy też jest specyficzna dla nieoczekiwanych znaczeń.
Po przygotowaniu uczestników do EEG prosi się ich o uważne przeczytanie zdań, które pojawiają się na ekranie komputera, ponieważ później będą zadawane pytania na ich temat.
W rzeczywistości na końcu eksperymentu nie jest przeprowadzany żaden quiz; Jednak te instrukcje zapewniają, że badani będą zwracać uwagę na nadchodzące bodźce.
Podczas zadania uczestnikom pokazywane są kolejno – w odpowiedniej kolejności – siedem słów, które składają się na jedno zdanie.
Każdy termin pojawia się indywidualnie na środku monitora - aby zmniejszyć ruchy gałek ocznych, które mogłyby zakłócać zbieranie danych - przez 100 ms, a następnie następuje 1000 ms pustego ekranu.
Informacje EEG są nieprzerwanie rejestrowane w ponad 120 takich próbach, z których każda składa się z unikalnego zdania. W szczególności bodźce są pokazywane z tą samą częstotliwością – 40 razy – ale w losowej kolejności. Następnie zadanie jest powtarzane po raz drugi, więc uczestnicy muszą przeczytać łącznie 240 zdań.
Następnie dane EEG są przetwarzane w celu wizualizacji średnich ERP dla każdego typu zdania - z każdej elektrody - a naukowcy szukają komponentu N400 w tych przebiegach.
"N" w tym terminie wskazuje, że szczyt jest ujemny, a "400" oznacza jego opóźnienie - że występuje około 400 ms po pokazaniu uczestnikowi bodźca ostatniego słowa.
Na podstawie wcześniejszych doświadczeń oczekuje się, że amplituda N400 wzrośnie w odpowiedzi na semantycznie niespójne zdarzenia i będzie rejestrowana ze wszystkich elektrod skóry głowy.
Jednak reakcja ta będzie prawdopodobnie najbardziej widoczna na elektrodzie Wz, umieszczonej w linii środkowej skóry głowy powyżej płatów ciemieniowych – regionów, o których wiadomo, że są zaangażowane w przetwarzanie i integrację języka pisanego.
Przed rozpoczęciem eksperymentu zrekrutuj uczestnika, który jest native speakerem języka angielskiego i wyjaśnij mu dwa główne elementy procedury: że będzie nosił elektrody i że będą mu wyświetlane zdania na ekranie komputera. Następnie zbierz od nich wszystkie niezbędne, podpisane formularze zgody.
Następnie wyposaż uczestnika w elektrody do skóry głowy i twarzy. Aby uzyskać więcej informacji na temat tej procedury, zapoznaj się z metodami opisanymi w innym miejscu tej kolekcji. Po wejściu do przestrzeni testowej sprawdź wartości impedancji na wszystkich elektrodach.
Po potwierdzeniu, że ślady EEG są wolne od szumów, poinstruuj uczestnika, aby usiadł tak, aby jego oczy znajdowały się w odległości około 75 cm od ekranu.
Podkreśl, że powinni czytać i zwracać szczególną uwagę na zdania, które pojawiają się słowo po słowie na tym ekranie, ponieważ później będą zadawane pytania dotyczące ich treści.
Aby upewnić się, że uczestnik rozumie zadanie, pokaż mu dziesięć zdań ćwiczeniowych, ale nie zbieraj w tym czasie danych. Następnie uruchom system EEG, aby rozpocząć ciągłą rejestrację.
Kontynuuj zadanie funkcjonalne, przedstawiając 120 prób - składających się z 40 zdań zgodnych, 40 niezgodnych i 40 odbiegających od normy - w losowej kolejności. Następnie powtórz ten proces z dodatkowym zestawem 120 bodźców, aby zagwarantować, że zostanie zebrana wystarczająca ilość danych.
Po zarejestrowaniu danych dla wszystkich 240 bodźców, przetwarzaj je zgodnie z opisem w ERP JoVE i filmie Oddball Task.
Aby przeanalizować dane, najpierw wykreśl średnie przebiegi fal dla przebiegów czasowych bodźców o zgodnej, niezgodnej i odchylonej wielkości zebranych z miejsca rejestracji Wz. Na osi x tego wykresu - reprezentującej czas w ms - wskaż, kiedy pokazane jest każde słowo w zdaniu.
Następnie zlokalizuj piki N400 i dla każdego z nich oblicz jego średnią amplitudę - zdefiniowaną jako odległość między najniższym punktem piku a wartością bazową wynoszącą 0 ? V, również reprezentowane przez oś poziomą.
Następnie oblicz opóźnienie tego komponentu – ile czasu w ms potrzeba, aby pojawił się on w przebiegu po wyświetleniu ostatniego słowa w zdaniu.
Dla zakresów tych amplitud i opóźnień przystąp do stosowania testów F, aby określić, czy istnieje różnica między bodźcami docelowymi i kontrolnymi.
Zauważ, że odpowiedź N400 zaobserwowano dopiero po tym, jak uczestnikom pokazano ostatnie słowo niezgodnego zdania, co wskazuje, że to zdarzenie elektryczne odzwierciedla przetwarzanie neuronalne - szczególnie obejmujące płaty ciemieniowe - które identyfikują przerwę w przetwarzaniu zdań spowodowaną niespójnym terminem.
Co ważne, chociaż N400 nie został zaobserwowany w przebiegach zebranych za pomocą bodźców o dewiacyjnej wielkości, to kolejny unikalny składnik? P560, dodatni szczyt z opóźnieniem 560 ms?was.
Wskazuje to, że mózg reaguje inaczej na nieoczekiwane bodźce wizualne i semantycznie niespójne terminy, a także sugeruje, że N400 jest unikalną elektryczną sygnaturą niezgodności języka.
Teraz, gdy już wiesz, w jaki sposób niespójność semantyczna może być wykorzystana do wywołania komponentu N400 w systemach ERP, przyjrzyjmy się innym sposobom, w jakie naukowcy badają ten unikalny sygnał elektryczny w celu zbadania przetwarzania i rozumienia języka.
Niektórzy badacze starają się ustalić, kiedy rozwija się zdolność do rozpoznawania niespójnego języka i czy umiejętność ta zmienia się wraz z wiekiem.
Prace te polegały na pokazywaniu małym dzieciom – wyposażonym w czepki EEG – reprezentacji rozpoznawalnych obiektów, takich jak aparat fotograficzny.
Sztuczka polega jednak na tym, że kiedy dziecko patrzy na ten obraz, mówi mu, że to coś innego – na przykład kot. Jest to więc zmodyfikowana wersja zadania niezgodności semantycznej, ponieważ słowo mówione nie pasuje do znaczenia widocznego elementu.
Pomiary elektrycznych reakcji mózgu na te zadania wykazały, że dzieci wykazują wzmocnioną reakcję w stylu N400 na niepasujące pary przedmiot-słowo – taką, która trwa kilkaset miesięcy – w porównaniu z zestawami zgodnymi.
Co ważne, sugeruje to, że nawet w młodym wieku ludzie są w stanie identyfikować i przetwarzać niezgodności semantyczne.
Inni badacze oceniają, czy ERP mogą być wykorzystywane do lepszego zrozumienia deficytów językowych związanych z niektórymi zaburzeniami osobowości, takimi jak schizofrenia.
Paradoksalnie, wcześniejsze prace wykazały, że osoby z wyraźnymi cechami podobnymi do schizofrenii, takimi jak lęk lub niezdolność do odczuwania przyjemności, wykazują zwiększoną reakcję N400 na zgodne pary słów – takie jak zwierzę i koza – w porównaniu z osobami z łagodniejszymi objawami.
Jednakże, gdy ci uczestnicy byli leczeni lekiem przeciwpsychotycznym zwanym olanzapiną, amplituda tego spowodowanego zgodnością składnika N400 zmniejszyła się w porównaniu z osobami, którym podawano placebo, co sugeruje możliwą terapię, która mogłaby leczyć chaotyczną mowę obserwowaną czasami w takich zaburzeniach.
Właśnie obejrzałeś film JoVE o tym, jak spójne i niezgodne zdania mogą być używane do badania przetwarzania języka. W tym momencie powinieneś wiedzieć, jak prezentować bodźce uczestnikom, a także zbierać i interpretować dane ERP. Mamy nadzieję, że teraz rozumiesz, w jaki sposób moduł N400 jest używany do badania innych aspektów rozumienia języka, takich jak wpływ na zaburzenia zachowania.
Dzięki za oglądanie!
