$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Понимание языка включает в себя сложные когнитивные процессы, и, учитывая невероятное количество вариантов и расположения слов, которые могут составить одно предложение, мозг должен уметь различать связные и несвязные сочетания.
Понимание человеком предложения, будь то произнесенное так, как когда мать говорит сыну, что идет в магазин, или записанное в книге, частично зависит от того, каким мозг ожидает следующее слово в предложении.
Например, если кто-то начинает читать «Это был темный и ненастный...» В начале книги предполагается, что «ночь» будет следующим термином.
Тем не менее, иногда встречаются неожиданные слова, такие как «... А сумасшедший ученый раскрашивал свою лабораторию в цвет енота...», которые нарушали смысл предложения.
В данном случае аномальным термином является енот, поскольку он относится к типу животного, а не к ожидаемому цвету, такому как черный.
Такие семантические несоответствия — бессмысленные предложения — вызывают уникальные электрические сигналы в мозге — реакции, известные как потенциалы, связанные с событиями, — которые могут дать представление о том, как мозг либо восстанавливает определение, либо перерабатывает неприятное слово в попытке понять предложение.
В этом видео объясняется, как метод электроэнцефалографии (ЭЭГ) может быть использован для измерения ERP во время заданий на семантическое несоответствие, в которых участникам показывают предложения, заканчивающиеся неожиданными словами.
Мы демонстрируем, как разрабатывать стимулы, собирать и анализировать данные, уделяя особое внимание уникальному компоненту ERP, названному N400, чтобы отразить его характеристики.
В этом эксперименте ЭЭГ используется для измерения активности мозга у участников, получавших семантически когерентные и некогерентные стимулы, с целью изучения обработки и понимания речи.
Эти стимулы состоят из трех видов предложений: конгруэнтных, неконгруэнтных и девиантных по размеру. Хотя каждый из них состоит из семи слов, они различаются по характеру своих последних терминов.
Заключительные слова в согласованных предложениях, такие как «Она почесала свою собаку за ухом», не вызывают никаких проблем со смыслом и набраны тем же шрифтом и размером, что и предыдущие.
Важно отметить, что эти предложения служат контролем для оценки того, как мозг реагирует на связные словосочетания.
Напротив, неуместные предложения, такие как «Она окунула свой куриный палец в сапоги», содержат последние термины, которые семантически аномальны.
Здесь сапоги противоречат значению остальных слов – предполагается, что куриные палочки будут обмакиваться в такую приправу, как горчица, а не в предметы одежды. Таким образом, эти стимулы оценивают, насколько обрабатывается удивительная, бессвязная речь.
Последний тип предложений называется size-deviant и содержит последние слова, которые удивляют на вид (они набраны более крупным шрифтом), но не совпадают.
Например, если в предложении «Он вложил руку свою в варежку» термин варежка написан более крупными буквами, это все равно имеет смысл.
Эти стимулы имеют решающее значение, поскольку они предназначены для того, чтобы определить, является ли реакция мозга на последнее слово в предложении результатом общего удивления (шока от непостоянного размера текста) или специфичной для неожиданных значений.
После того, как участники будут подготовлены к ЭЭГ, им предлагается внимательно прочитать предложения, которые появляются на экране компьютера, так как вопросы о них будут задаваться позже.
На самом деле, в конце эксперимента не проводится викторина; Тем не менее, эти инструкции гарантируют, что испытуемые обратят внимание на предстоящие стимулы.
Во время выполнения задания участникам последовательно показывают — в правильном порядке — семь слов, составляющих одно предложение.
Каждый член отображается отдельно в центре монитора, чтобы уменьшить движения глаз, которые могут помешать сбору данных, в течение 100 мс, после чего следует 1000 мс пустого экрана.
Информация ЭЭГ непрерывно записывается на протяжении 120 таких испытаний, каждое из которых состоит из уникального предложения. В частности, стимулы демонстрируются с одной и той же частотой (40 раз), но в случайном порядке. Затем задание повторяется во второй раз, поэтому участники должны прочитать в общей сложности 240 предложений.
После этого данные ЭЭГ обрабатываются для визуализации средних значений ERP для каждого типа предложений (с каждого электрода), и ученые ищут компонент N400 в этих волнах.
Буква «N» в этом термине указывает на то, что пик отрицательный, а «400» обозначает его латентность, т.е. что он происходит примерно через 400 мс после того, как участнику показывается стимул последнего слова.
Основываясь на предыдущем опыте, ожидается, что амплитуда N400 будет увеличиваться в ответ на семантически несогласованные события и будет регистрироваться со всех электродов скальпа.
Тем не менее, эта реакция, вероятно, будет наиболее заметной на Pz-электроде, расположенном в средней линии кожи головы над теменными долями, области которого, как известно, участвуют в обработке и интеграции письменной речи.
Прежде чем начать эксперимент, наберите участника, для которого английский язык является родным, и объясните ему два основных компонента процедуры: что они будут носить электроды, и что им будут показаны предложения на экране компьютера. Затем соберите у них все необходимые подписанные формы согласия.
Затем наденьте на участника электроды для кожи головы и лица. Для получения более подробной информации об этой процедуре ознакомьтесь с методами, описанными в других разделах этой коллекции. Оказавшись в испытательном пространстве, проверьте значения импеданса на всех электродах.
Убедившись, что следы ЭЭГ не содержат шума, попросите участника сесть так, чтобы его глаза находились на расстоянии примерно 75 см от экрана.
Подчеркните, что они должны читать и внимательно следить за предложениями, которые появляются на этом стенде слово за словом, так как позже будут заданы вопросы об их содержании.
Чтобы убедиться, что участник понял задание, покажите ему десять практических предложений, но не собирайте данные за это время. После этого запустите систему ЭЭГ, чтобы начать непрерывную запись.
Приступите к выполнению функциональной задачи, представив в случайном порядке 120 испытаний, состоящих из 40 конгруэнтных, 40 несочетаемых и 40 отклоняющихся предложений. Затем повторите этот процесс с дополнительным набором из 120 стимулов, чтобы гарантировать сбор достаточного количества данных.
После того, как данные будут записаны для всех 240 стимулов, обработайте их так, как описано в ERP-системах JoVE и видео Oddball Task.
Чтобы проанализировать данные, сначала построите график средних форм волн для временных ходов конгруэнтных, неконгруэнтных и отклоняющихся по размеру стимулов, собранных с места записи Pz. На оси x этого графика, представляющего время в мс, указывается, когда отображается каждое слово в предложении.
После этого найдите пики N400 и для каждого из них вычислите его среднюю амплитуду, определяемую как расстояние между самой низкой точкой пика и базовым значением 0 ? V, также представлена горизонтальной осью.
Затем вычислите задержку этого компонента: сколько времени в мс требуется, чтобы он появился в осциллограмме после отображения последнего слова в предложении.
Для определения диапазонов этих амплитуд и латентностей перейдите к использованию F-тестов, чтобы определить, есть ли разница между целевыми и контрольными стимулами.
Обратите внимание, что реакция N400 наблюдалась только после того, как участникам показывали последнее слово несочетаемого предложения, что указывает на то, что это электрическое событие отражает нейронную обработку, особенно с участием теменных долей, которая указывает на прерывание обработки предложения, вызванное несвязным термином.
Важно отметить, что, хотя N400 не наблюдался в волнах, собранных с использованием стимулов девиантного размера, еще один уникальный компонент? P560, положительный пик с задержкой 560 мс.
Это указывает на то, что мозг по-разному реагирует на неожиданные визуальные стимулы и семантически несогласованные термины, и предполагает, что N400 является уникальной электрической сигнатурой языкового несоответствия.
Теперь, когда вы знаете, как семантическая несогласованность может быть использована для выявления компонента N400 в ERP-системах, давайте рассмотрим другие способы, с помощью которых исследователи изучают этот уникальный электрический сигнал для изучения обработки и понимания языка.
Некоторые исследователи ставят перед собой цель определить, когда развивается способность идентифицировать бессвязную речь, и меняется ли этот навык с возрастом.
Такая работа включала в себя показ маленьким детям, оснащенным ЭЭГ-кепчиками, изображений узнаваемых объектов, таких как фотоаппарат.
Однако хитрость заключается в том, что, когда ребенок смотрит на это изображение, ему говорят, что это что-то другое, например, кошка. Таким образом, это модифицированный вариант задачи на семантическое несоответствие, так как произнесенное слово не соответствует значению видимого элемента.
Измерения электрических реакций мозга на эти задачи показали, что дети демонстрируют усиленную реакцию N400 на несочетаемые пары предмет-слово, которая длится несколько сотен мс, по сравнению с конгруэнтными наборами.
Важно отметить, что это говорит о том, что даже в раннем возрасте люди способны выявлять и обрабатывать семантические несоответствия.
Другие исследователи оценивают, можно ли использовать ERP для лучшего понимания языкового дефицита, связанного с определенными расстройствами личности, такими как шизофрения.
Парадоксально, но предыдущая работа показала, что люди с ярко выраженными шизофреноподобными характеристиками, такими как тревога или неспособность испытывать удовольствие, демонстрируют повышенную реакцию N400 на конгруэнтные пары слов, такие как животное и коза, по сравнению с людьми с более легкими симптомами.
Однако, когда этих участников лечили антипсихотическим препаратом под названием оланзапин, амплитуда этого компонента N400, вызванного конгруэнтностью, снизилась по сравнению с людьми, получавшими плацебо, что предполагает возможную терапию, которая могла бы лечить бессвязную речь, иногда наблюдаемую при таких расстройствах.
Вы только что посмотрели видео JoVE о том, как конгруэнтные и несочетаемые предложения могут быть использованы для исследования языковой обработки. На этом этапе вы должны знать, как представлять стимулы участникам, а также собирать и интерпретировать данные ERP. Мы надеемся, что теперь вы также понимаете, как компонент N400 используется для исследования других аспектов понимания речи, например, как на него можно повлиять при поведенческих расстройствах.
Спасибо за просмотр!
