Langue : Le N400 en incongruité sémantique

Neuropsychology

Your institution must subscribe to JoVE's Psychology collection to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

Welcome!

Enter your email below to get your free 1 hour trial to JoVE!





By clicking "Submit", you agree to our policies.

 

Overview

Source : Laboratoires de Sarah I. Gimbel et Jonas T. Kaplan — University of Southern California

Compréhension du langage est l’une des tâches cognitives plus complexes que les humains sont capables de. Compte tenu de la quantité incroyable de choix possibles lors de la combinaison des mots individuels au sens de la forme dans les phrases, il est crucial que le cerveau est capable d’identifier les mots forment des combinaisons cohérentes et lorsqu’une anomalie apparaît qui sape les sens. Une recherche approfondie a montré que certains événements électriques enregistrés du cuir chevelu sont sensibles aux écarts par rapport à ce type d’attente. Important, ces signatures électriques d’incongruité sont spécifiques aux significations inattendues et sont donc différents des réponses générales du cerveau à d’autres types d’anomalies.

Les corrélats neurophysiologiques de l’incongruité sémantique ont été étudiées expérimentalement par l’utilisation de paradigmes qui présentent des extrémités sémantiquement congrues et incongrues de phrases. Initialement créé en 1980, la tâche de l’incongruité sémantique présente le participant avec une série de phrases se terminant par un mot soit congru ou incongru. Pour vérifier que la réponse d’incongruité sémantique et plus généralement en raison de la surprise, quelques phrases sus mots présentés dans une taille différente. 1 la fin sémantiquement incompatible à une phrase a été démontrée pour susciter des événements électriques spécifiques qui sont enregistrables au cuir chevelu appelé potentiels liés à l’événement (ERPs). Un ERP est la réponse du cerveau mesurée résultant d’un événement sensoriel, cognitif ou moteur spécifique. ERPs sont mesurées au moyen de l’électroencéphalographie (EEG), d’évaluer le fonctionnement du cerveau chez les patients atteints de la maladie et les individus fonctionnant normalement de manière non invasive. Un composant ERP spécifique trouvé dans l’ensemble du cuir chevelu, connu comme le N400, montre une plus grande amplitude en réponse aux événements sémantiquement incongrues. Le N400 est une déviation négative du signal d’EEG qui se produit autour entre 250 et 400 ms après le début de la stimulation. En général, début potentiels reflètent sensori-moteur transformation, alors que des potentiels plus tard comme le N400 reflètent traitement cognitif.

Dans cette vidéo, nous montrons comment administrer une tâche incongruité sémantique à l’aide d’EEG. La vidéo s’étendra la configuration et l’administration de l’EEG, et analyse des ERPs associés à des stimuli cibles et témoins dans l’incongruité sémantique. Dans cette tâche, les participants sont mis en place avec les électrodes de l’EEG, l’activité cérébrale est enregistrée alors qu’ils considèrent contrôle des phrases et des phrases sémantiquement incongrues. La procédure de l’EEG est similaire à celle de Habibi et al.,1 et la tâche s’inspire de Kutas et Hillyard. 2 ERPs the quand on fait la moyenne à travers les phrases congruente et incongrues, les corrélats neurones de chaque événement peuvent être comparés dans une fenêtre de temps choisi.

Cite this Video

JoVE Science Education Database. L'essentiel de la neuropsychologie. Langue : Le N400 en incongruité sémantique. JoVE, Cambridge, MA, (2017).

Procedure

<>

1. participant recrutement

  1. Recruter des 20 participants pour l’expérience.
  2. S’assurer que les participants ont été pleinement informées des procédures de recherche et ont signé tous les formulaires de consentement approprié.

2. collecte des données

Figure 2
Figure 1 : emplacement des électrodes. Placement des électrodes visage pour détecter les artefacts de l’EOG et mouvement mastoïdien record (A). Schéma de mesure de directement entre les sourcils pour un peu moins de la bosse à l’arrière de la tête. 10 % de cette mesure est mesurée au-dessus de la marque Mid-oeil, et c’est où l’électrode FPZ de la PAC est placé (B).

  1. Préparation de l’EEG (Remarque : ces étapes doivent être utilisés avec le système de Neuroscan 4.3 avec amplificateur 2 Synamps et un bouchon rapide 64 voies.)
    1. Les participants à une étude de l’EEG n’ait pas de n’importe quel produits capillaires (p. ex., gel, souris ou congé en conditionneur) dans leurs cheveux avant leur participation.
    2. Remplir 2-4, seringues de 10 ml de gel électrode conductrice (c.-à-d., Quick-gel). Il est suggéré de remuer le gel avant de l’utiliser pour libérer les bulles d’air.
    3. Brosser les cheveux et le cuir chevelu complètement (environ 5 min).
    4. Propre chef avec de la gaze de coton et de l’alcool. Nettoyer également la peau pour le placement des électrodes : deux mastoids (derrière chaque oreille), au-dessous et au-dessus de la gauche les yeux VEO (electro-oculaire verticale) et les côtés extrême de chaque œil HEO (electro-oculaire horizontale ; Figure 1, gauche).
    5. L’utilisation de disques adhésifs recto-verso, placez les électrodes.
    6. Mesurer la tête de l’avant (directement entre les sourcils, Mid-oeil) à l’inion (sous le choc de la tête dans le dos). Cette distance permettra de déterminer la taille de la PAC (petite, moyenne ou grande). Pour placer le capuchon, marquer les 10 % de la distance mesurée sur le front et s’assurer que l’électrode frontale médiane (ZPP) est placé sur ce point marqué.
    7. Fixer les électrodes face à leurs cordes respectives sur la PAC.
    8. Commencer à remplir les électrodes avec gel, à l’aide de la pointe de l’aiguille émoussée pour gratter les cheveux du côté dessous l’électrode, l’électrode est en contact direct avec le cuir chevelu. Être conscient ne pas à blesser la peau.
      1. Soulevant l’électrode un peu le rend plus facile d’insérer le gel. Dans la plupart des cas, il y aura des cheveux du dessous de l’électrode. Déplaçant hors de la voie permettra mieux impédance.
    9. Prendre le participant à la salle insonorisée et branchez le capuchon et les électrodes.
    10. Vérifier l’impédance de la connexion de l’électrode-cuir chevelu pour le garder sous 10 KΩ. Si l’impédance est élevée, s’assurer que l’électrode a gel conducteur et est en contact avec le cuir chevelu.
      1. L’impédance est la tendance à entraver le flux de courant alternatif. Haute impédance peut augmenter le bruit dans les données et devrait être réduite au minimum avant le début de l’étude.
      2. Dans la plupart des cas, les cheveux sont dans la voie de l’électrode. Déplacement de la route devrait obtenir meilleure impédance.
    11. Une fois l’impédance est acceptable pour toutes les électrodes et traces EEG sont nulles du bruit, la collecte de données peut commencer.
  2. Collecte de données EEG
    1. Préparer le participant pour effectuer la tâche.
      1. Placer le participant dans un fauteuil de 75 cm de l’écran de l’ordinateur, dans une pièce de sonore et lumière atténuée (acoustique et électrique blindée).
      2. Dire le participant qu’il/elle allez lire des phrases de sept mots, présentés un mot à la fois sur l’écran en face d’eux. Ils sont à lire chaque phrase afin de répondre aux questions sur le contenu des phrases à la fin de l’expérience.
        1. Chacun des sept mots de la phrase est indiqué séparément pour 100 ms, avec un intervalle interstimulus 1000 ms entre chaque mot.
          1. Mots sont présentés un à la fois dans le centre de l’écran afin de minimiser les mouvements oculaires pendant l’expérience.
        2. Tout d’abord, le participant voit 10 phrases pratiques.
        3. Afficher les 240 stimuli dans un ordre aléatoire, dans les deux présentations de 120 phrases. Un tiers des phrases sont des phrases normales, où le dernier mot est sémantiquement congruent avec le reste de la phrase. Un tiers des phrases sont des phrases incongrues, où le dernier mot est sémantiquement incompatible avec le reste de la phrase. Un tiers des phrases sont des phrases normales où le dernier mot est présenté dans une police plus grande que le reste de la phrase.
  3. Démarrer le système et ont un enregistrement continu de l’EEG dans l’ensemble de la présentation de la tâche fonctionnelle.
  4. EEG est amplifié par l’amplificateur avec un gain de 1024 et une bande passante de 0,01 à 100 Hz.
  5. Essais contaminés par oeil-clignote et rejet de l’artefact (environ 15 % des essais) sera éliminée hors ligne.

3. analyse des données

  1. Hors ligne, données à mastoids en moyenne de référence.
  2. Époques sont base corrigée à l’aide de l’époque 200 ms avant le début du stimulus.
  3. Pour corriger des artefacts de mouvement, exclure les époques avec un signal changement excédant 150 µV à toute électrode EEG dans la moyenne.
  4. Filtrer numériquement les données en mode hors connexion (passe-bande 0,05-20 Hz).
  5. Utiliser les moyennes de l’ERP qui sont affichent sur les sites d’enregistrement Pz pour le décours temporel de chaque phrase (Figure 2).
    1. La crête (amplitude et la latence) de la pariétales N400 est obtenu automatiquement toutes les électrodes.

Figure 2
Figure 2 : résultats de la tâche de l’incongruité sémantique. Le participant se voit proposer une phrase, un mot à la fois. Chaque mot apparaît pour 100 ms, puis 1 s d’un écran vide. Participants voir phrases congruente (rouge), phrases incongru (bleus) et des phrases où le dernier mot est présenté dans une plus grande taille (en vert). Seulement les phrases incongrus produisent la réponse N400 lorsque le dernier mot est présenté. Lorsque le dernier mot est congruente mais de plus grande taille, il y a une réponse P560 plus tard.

  1. Analyse statistique
    1. Tracer des ERP moyennes des électrodes Pz pariétales pour des conditions de taille congruentes, incongrues et déviants.
    2. Pour l’amplitude de crête et latences, utiliser F-tests pour chaque intervalle de latence pour déterminer s’il existe une différence entre la cible et le contrôle des stimuli.

Compréhension du langage implique des processus cognitifs complexes, et, étant donné le nombre incroyable de choix de mot et des arrangements qui peuvent former une seule phrase — le cerveau doit être en mesure de distinguer les combinaisons cohérentes et incohérentes.

Compréhension d’une personne d’une phrase, si parlé — comme quand une mère dit à son fils qu’elle va au magasin, ou par écrit dans un livre, dépend, en partie, de ce que le cerveau anticipe le mot suivant dans la séquence d’être.

Par exemple, si quelqu'un commence à lire « c’était une sombre et orageuse... » au début d’un livre, il est prévu que « nuit » sera l’expression suivante.

Cependant, des mots parfois inattendus sont produisent — comme «.. .et le savant fou peignait son laboratoire le raton laveur de couleur... "— qui perturbent le sens de la phrase.

Dans ce cas, le terme anomal est raton laveur, puisqu’il renvoie à un type d’animal, plutôt qu’une couleur attendue, comme le noir.

Ces incongruités sémantiques — les phrases insensées — susciter uniques signaux électriques dans le cerveau — réponses appelés potentiels liés à l’événement, ERP en abrégé — qui peut donner un aperçu de comment le cerveau récupère la définition d’ou recycle, le mot gênant pour tenter de comprendre la phrase.

Cette vidéo explique comment la technique de l’électroencéphalographie, ou EEG, peut être utilisée pour mesurer les ERPs lors de tâches d’incongruité sémantique, dans laquelle les participants sont présentés les phrases se terminant par les mots inattendus.

Nous montrent comment concevoir des stimuli et de recueillir et d’analyser des données, en se concentrant spécifiquement sur un composant unique d’ERPs, nommé N400 pour tenir compte de ses caractéristiques.

Dans cette expérience, EEG sert à mesurer l’activité cérébrale chez les participants ont montré un stimulus sémantiquement cohérent et incohérent, afin d’enquêter sur la compréhension et le traitement du langage.

Ces stimuli sont constitués de trois types de phrases : congruente, incongru et taille déviants. Bien que chacun est composé de sept mots, elles diffèrent par la nature de leur dernier mandat.

Les derniers mots dans les phrases congruente, comme « Elle a rayé son chien derrière son oreille., » posent pas de problèmes avec les sens et apparaissent dans le même type de police — et taille — comme ceux qui le précède.

Ce qui est important, ces phrases servent de commandes afin d’évaluer comment le cerveau réagit aux combinaisons de mots cohérents.

En revanche, phrases incongrus, comme « Elle a plongé son doigt de poulet en bottes, » possèdent des derniers termes qui sont sémantiquement anormales.

Bottes ici, est en conflit avec le sens du reste des mots, il est prévu que les doigts de poulet seraient être trempés en condiment comme moutarde, pas dans les vêtements. Ainsi, ces stimuli évaluer comment surprenant langage incohérent est traitée.

Le dernier type de phrases sont appelées taille déviants et contiennent les derniers mots qui surprennent en apparence — ils sont dans une police plus grande, mais pas de congruence.

Par exemple, si dans la phrase « il a mis sa main dans sa mitaine., » la moufle de terme est écrit en lettres plus grand, il fait toujours sens sémantique.

Ces stimuli est essentiels, car ils sont destinés à distinguer si la réponse du cerveau au dernier mot dans une phrase est le résultat de la surprise générale, le choc d’une taille de texte incompatible — ou est spécifique aux significations inattendues.

Après que les participants sont préparés pour EEG, ils sont invités à lire attentivement les phrases qui apparaissent sur un écran d’ordinateur, comme les questions seront posées à leur sujet par la suite.

En réalité, aucun questionnaire n’est donné à la fin de l’expérience ; Toutefois, ces instructions s’assurer que les sujets accordera une attention aux stimuli à venir.

Au cours de la tâche, les participants apparaissent séquentiellement — dans le bon ordre — les sept mots qui composent une seule phrase.

Chaque terme apparaît individuellement au centre du moniteur — pour réduire les mouvements oculaires qui pourraient interférer avec la collecte des données — pour 100 ms et est suivi par 1000 ms d’écran vide.

Informations de l’EEG sont enregistrées en continu sur 120 ces essais, dont chacun est constitué d’une unique phrase. Plus précisément, des stimuli sont présentés à la même fréquence — 40 fois — mais dans un ordre aléatoire. Puis, la tâche se répète une deuxième fois, afin que les participants doivent lire un total de 240 phrases au total.

Par la suite, les données EEG sont traitées afin de visualiser les ERPs moyens pour chaque type de phrase, de chaque électrode — scientifiques, recherchez le composant N400 dans ces formes d’onde.

Le « N » à ce terme indique que le pic est négatif, et le « 400 » représente sa latence — qu’elle se produit environ 400 ms après le dernier mot stimulus est montré au participant.

Basé sur l’expérience acquise, il est prévu que l’amplitude de N400 augmentera en réponse aux événements sémantiquement incompatibles et enregistrera de toutes les électrodes du cuir chevelu.

Cependant, cette réponse sera probablement plus importante à l’électrode Pz, positionné dans la ligne médiane du cuir chevelu au-dessus les lobes pariétaux — régions dont sont connues pour être impliqués dans le traitement et l’intégration de la langue écrite.

Avant de commencer l’expérience, recruter un participant qui est une langue maternelle anglaise et leur expliquer les deux principales composantes de la procédure : qu’ils porteront des électrodes et montrés des phrases sur un écran d’ordinateur. Ensuite, recueillir d’eux tous des nécessaires, ont signé les formulaires de consentement.

Ensuite, équipez le participant avec les électrodes du cuir chevelu et le visage. Pour plus de détails sur cette procédure, consultez les méthodes décrites ailleurs dans cette collection. Une fois dans l’espace test, vérifier les valeurs d’impédance entre toutes les électrodes.

Après avoir confirmé que les traces de l’EEG sont nulles du bruit, demandez aux participants de s’asseoir pour que leurs yeux sont environ 75 cm de l’écran.

Soulignons qu’ils doivent lire et demande une attention particulière les phrases qui apparaissent mot par mot sur cet affichage, comme les questions seront posées sur leur contenu plus tard.

Pour s’assurer que le participant comprend la tâche, leur montrer dix phrases pratiques, mais ne recueillent pas de données pendant cette période. Ensuite, démarrez le système d’EEG pour commencer l’enregistrement continu.

Procéder à la tâche fonctionnelle en présentant 120 essais — consistant en 40 40 congruente, incongru et des phrases de déviants-taille 40 — dans un ordre aléatoire. Ensuite, répétez cette procédure avec un jeu supplémentaire de 120 stimuli afin de garantir que suffisamment de données est collectées.

Lorsque les données ont été enregistrées pour tous les 240 stimuli, traitez-la comme décrit dans la vidéo de ERP et la tâche de l’excentrique de JoVE.

Pour analyser les données, tout d’abord tracer les formes d’onde moyennes pour le timecourses de congruente, incongrus et deviant-taille des stimuli récoltées dans le site d’enregistrement de Pz. Sur l’axe des abscisses du graphique — représentant le temps en ms — indiquer quand chaque mot dans une phrase s’affiche.

Par la suite, repérez les pics N400 et pour chacun, calculer son amplitude moyenne, définie comme la distance entre le point le plus bas de la crête et la valeur de référence de 0 µV, également représenté par l’axe horizontal.

Ensuite, calculez le temps de latence de cette composante — combien de temps en ms il faut pour qu’il apparaisse dans la forme d’onde après le dernier mot dans une phrase s’affiche.

Pour les gammes de ces amplitudes et les latences, passez à utiliser F-tests pour déterminer s’il existe une différence entre la cible et le contrôle des stimuli.

Notez que la réponse de N400 n’était observée après les participants ont montré le dernier mot d’une phrase incongrue, indiquant que cet événement électrique reflète traitement neural — impliquant en particulier les lobes pariétaux — qui identifient une interruption dans le traitement de la peine causée par un terme incohérent.

Ce qui est important, bien que N400 n’a pas été observée dans les formes d’ondes recueillies à l’aide de stimuli déviants-taille, une autre composante unique — P560, une crête positive avec une latence de 560 ms — fut.

Cela indique que le cerveau réagit différemment aux stimuli visuels inattendus et termes sémantiquement incompatibles et suggère que N400 est une signature électrique unique de l’incongruité de la langue.

Maintenant que vous savez comment incohérence sémantique peut être utilisé pour obtenir le composant N400 en ERP, penchons-nous sur les chercheurs examinent ce signal électrique unique pour l’étude de traitement du langage et de la compréhension d’autres façons.

Certains chercheurs visent à déterminer quelle développe la capacité d’identifier le langage incohérent, et si cette compétence change avec l’âge.

Ce travail a impliqué montrant des enfants en bas âge — équipés de bouchons EEG — représentations d’objets reconnaissables, comme un appareil photo.

Cependant, l’astuce est que lorsque l’enfant regarde cette représentation, ils vous dit c’est quelque chose de différent, par exemple, un chat. Ainsi, c’est une version modifiée de la tâche de l’incongruité sémantique, comme la langue parlée ne correspond pas à la signification de l’élément visible.

Mesures des réponses électriques du cerveau à ces tâches ont démontré que les enfants présentent une réponse accrue de N400-esque de paires mot-élément incongru — qui dure pendant plusieurs centaines de ms — par rapport aux ensembles congruente.

Ce qui est important, cela donne à penser que, même à un âge précoce, les humains sont capables d’identifier et de traiter une incongruité sémantique.

D’autres chercheurs évaluent si ERP peut être utilisé pour mieux comprendre les déficits de langue associés à certains troubles de la personnalité, tels que la schizophrénie.

Paradoxalement, les travaux antérieurs ont montré que personnes ayant prononcé la schizophrénie-comme des caractéristiques, comme l’anxiété ou l’incapacité à éprouver du plaisir, démontrent une réponse de N400 accrue aux paires de mots congruente — comme animal et chèvre — par rapport aux personnes avec des symptômes plus légers.

Toutefois, lorsque ces participants ont été traités avec un médicament antipsychotique appelé olanzapine, l’amplitude de cette composante N400 causées par congruence a diminué par rapport aux individus reçus un placebo, suggérant une possible thérapie qui pourrait traiter le discours décousu parfois observé dans ces troubles.

Vous avez juste regardé vidéos de JoVE sur comment congruente et incongrus phrases peuvent être utilisées pour enquêter sur le traitement automatique des langues. À ce stade, vous devez savoir comment présenter des stimuli aux participants et de recueillir et d’interpréter des données ERP. Nous espérons que vous comprenez maintenant comment le composant N400 sert à étudier les autres aspects de compréhension du langage, tels que comment il peut être affecté à des troubles du comportement.

Merci de regarder !

Results

Au cours de la tâche de l’incongruité sémantique où participants considéraient congruente phrases, phrases incongrus et phrases où le dernier mot a été présenté dans une taille plus grande, il y avait une réponse négative de N400 uniquement pour les phrases incongrus (Figure 2, bleu). Phrases avec un élément surprenant (plus grand dernier mot) qui n’était pas sémantiquement incongru n’a pas montré une réponse N400, mais n’a montré une augmentation de la réponse P560 (Figure 2, rouge). La réponse de N400 a commencé environ 250 ms après la présentation du dernier mot de la phrase et a atteint un sommet d’environ 400 ms après le début de la stimulation.

Ces résultats montrent que l’activité électrique du cerveau, en particulier dans le lobe pariétal, enregistre quand un mot sémantiquement incongru est présenté dans le cadre d’une phrase. Cet événement électrique reflète les processus neuronaux qui identifient l’interruption de la phrase en cours de traitement par un mot sémantiquement inapproprié. Le N400 semble fournir des informations utiles sur le calendrier, le classement et les interactions des processus cognitifs impliqués dans la compréhension et le traitement du langage naturel.

Applications and Summary

Cette étude illustre certains des avantages de l’approche de l’ERP, en particulier, sa haute résolution temporelle. Dans ce paradigme, pour simuler la lecture naturelle, mot stimuli sont présentés brièvement dans la succession. En raison de l’excellente résolution temporelle de l’EEG, nous sommes en mesure de discerner les réponses électriques aux stimuli individuellement.

Comme marqueur du traitement sémantique, le N400 peut être un outil utile pour comprendre le développement du langage de l’enfance à l’âge adulte. Étude de ce composant montre que même chez les bébés de 19 mois, il y a un effet d’incongruité sémantique quand ils entendent les mots qui ne correspondent pas les images qu’ils voient. 3 cela démontre la présence très tôt d’un mécanisme pour faire correspondre les mots à leur contexte propre. Cependant, alors que les jeunes adolescents montrent un N400 qui établit une distinction entre langue congruente et incongrue, le profil de réponse de ce composant n’est pas encore aussi nuancé que celle des adultes ; par exemple, il n’est pas aussi sensible à des degrés différents d’incongruité. 4 ces études démontrent la sensibilité de cette composante de l’ERP comme indice de transformation sémantique.

References

  1. Habibi, A., Wirantana, V. & Starr, A. Cortical Activity during Perception of Musical Rhythm; Comparing Musicians and Non-musicians. Psychomusicology 24, 125-135 (2014).
  2. Kutas, M., & Hillyard, S. A. (1980). Reading Senseless Sentences: Brain Potentials Reflect Semantic Incongruity. Science, 207(4427), 203-205.
  3. Friedrich, M., & Friederici, A. D. (2004). N400-like Semantic incongruity effect in 19-month olds: Processing known words in picture contexts. Journal of Cognitive Neuroscience, 16(8), 1465-1477.
  4. Benau, E. M., Morris, J., & Couperus, J. W. (2011). Semantic processing in children and adults: Incongruity and the N400. J Psycholinguist Res, 40, 225-239.
<>

1. participant recrutement

  1. Recruter des 20 participants pour l’expérience.
  2. S’assurer que les participants ont été pleinement informées des procédures de recherche et ont signé tous les formulaires de consentement approprié.

2. collecte des données

Figure 2
Figure 1 : emplacement des électrodes. Placement des électrodes visage pour détecter les artefacts de l’EOG et mouvement mastoïdien record (A). Schéma de mesure de directement entre les sourcils pour un peu moins de la bosse à l’arrière de la tête. 10 % de cette mesure est mesurée au-dessus de la marque Mid-oeil, et c’est où l’électrode FPZ de la PAC est placé (B).

  1. Préparation de l’EEG (Remarque : ces étapes doivent être utilisés avec le système de Neuroscan 4.3 avec amplificateur 2 Synamps et un bouchon rapide 64 voies.)
    1. Les participants à une étude de l’EEG n’ait pas de n’importe quel produits capillaires (p. ex., gel, souris ou congé en conditionneur) dans leurs cheveux avant leur participation.
    2. Remplir 2-4, seringues de 10 ml de gel électrode conductrice (c.-à-d., Quick-gel). Il est suggéré de remuer le gel avant de l’utiliser pour libérer les bulles d’air.
    3. Brosser les cheveux et le cuir chevelu complètement (environ 5 min).
    4. Propre chef avec de la gaze de coton et de l’alcool. Nettoyer également la peau pour le placement des électrodes : deux mastoids (derrière chaque oreille), au-dessous et au-dessus de la gauche les yeux VEO (electro-oculaire verticale) et les côtés extrême de chaque œil HEO (electro-oculaire horizontale ; Figure 1, gauche).
    5. L’utilisation de disques adhésifs recto-verso, placez les électrodes.
    6. Mesurer la tête de l’avant (directement entre les sourcils, Mid-oeil) à l’inion (sous le choc de la tête dans le dos). Cette distance permettra de déterminer la taille de la PAC (petite, moyenne ou grande). Pour placer le capuchon, marquer les 10 % de la distance mesurée sur le front et s’assurer que l’électrode frontale médiane (ZPP) est placé sur ce point marqué.
    7. Fixer les électrodes face à leurs cordes respectives sur la PAC.
    8. Commencer à remplir les électrodes avec gel, à l’aide de la pointe de l’aiguille émoussée pour gratter les cheveux du côté dessous l’électrode, l’électrode est en contact direct avec le cuir chevelu. Être conscient ne pas à blesser la peau.
      1. Soulevant l’électrode un peu le rend plus facile d’insérer le gel. Dans la plupart des cas, il y aura des cheveux du dessous de l’électrode. Déplaçant hors de la voie permettra mieux impédance.
    9. Prendre le participant à la salle insonorisée et branchez le capuchon et les électrodes.
    10. Vérifier l’impédance de la connexion de l’électrode-cuir chevelu pour le garder sous 10 KΩ. Si l’impédance est élevée, s’assurer que l’électrode a gel conducteur et est en contact avec le cuir chevelu.
      1. L’impédance est la tendance à entraver le flux de courant alternatif. Haute impédance peut augmenter le bruit dans les données et devrait être réduite au minimum avant le début de l’étude.
      2. Dans la plupart des cas, les cheveux sont dans la voie de l’électrode. Déplacement de la route devrait obtenir meilleure impédance.
    11. Une fois l’impédance est acceptable pour toutes les électrodes et traces EEG sont nulles du bruit, la collecte de données peut commencer.
  2. Collecte de données EEG
    1. Préparer le participant pour effectuer la tâche.
      1. Placer le participant dans un fauteuil de 75 cm de l’écran de l’ordinateur, dans une pièce de sonore et lumière atténuée (acoustique et électrique blindée).
      2. Dire le participant qu’il/elle allez lire des phrases de sept mots, présentés un mot à la fois sur l’écran en face d’eux. Ils sont à lire chaque phrase afin de répondre aux questions sur le contenu des phrases à la fin de l’expérience.
        1. Chacun des sept mots de la phrase est indiqué séparément pour 100 ms, avec un intervalle interstimulus 1000 ms entre chaque mot.
          1. Mots sont présentés un à la fois dans le centre de l’écran afin de minimiser les mouvements oculaires pendant l’expérience.
        2. Tout d’abord, le participant voit 10 phrases pratiques.
        3. Afficher les 240 stimuli dans un ordre aléatoire, dans les deux présentations de 120 phrases. Un tiers des phrases sont des phrases normales, où le dernier mot est sémantiquement congruent avec le reste de la phrase. Un tiers des phrases sont des phrases incongrues, où le dernier mot est sémantiquement incompatible avec le reste de la phrase. Un tiers des phrases sont des phrases normales où le dernier mot est présenté dans une police plus grande que le reste de la phrase.
  3. Démarrer le système et ont un enregistrement continu de l’EEG dans l’ensemble de la présentation de la tâche fonctionnelle.
  4. EEG est amplifié par l’amplificateur avec un gain de 1024 et une bande passante de 0,01 à 100 Hz.
  5. Essais contaminés par oeil-clignote et rejet de l’artefact (environ 15 % des essais) sera éliminée hors ligne.

3. analyse des données

  1. Hors ligne, données à mastoids en moyenne de référence.
  2. Époques sont base corrigée à l’aide de l’époque 200 ms avant le début du stimulus.
  3. Pour corriger des artefacts de mouvement, exclure les époques avec un signal changement excédant 150 µV à toute électrode EEG dans la moyenne.
  4. Filtrer numériquement les données en mode hors connexion (passe-bande 0,05-20 Hz).
  5. Utiliser les moyennes de l’ERP qui sont affichent sur les sites d’enregistrement Pz pour le décours temporel de chaque phrase (Figure 2).
    1. La crête (amplitude et la latence) de la pariétales N400 est obtenu automatiquement toutes les électrodes.

Figure 2
Figure 2 : résultats de la tâche de l’incongruité sémantique. Le participant se voit proposer une phrase, un mot à la fois. Chaque mot apparaît pour 100 ms, puis 1 s d’un écran vide. Participants voir phrases congruente (rouge), phrases incongru (bleus) et des phrases où le dernier mot est présenté dans une plus grande taille (en vert). Seulement les phrases incongrus produisent la réponse N400 lorsque le dernier mot est présenté. Lorsque le dernier mot est congruente mais de plus grande taille, il y a une réponse P560 plus tard.

  1. Analyse statistique
    1. Tracer des ERP moyennes des électrodes Pz pariétales pour des conditions de taille congruentes, incongrues et déviants.
    2. Pour l’amplitude de crête et latences, utiliser F-tests pour chaque intervalle de latence pour déterminer s’il existe une différence entre la cible et le contrôle des stimuli.

Compréhension du langage implique des processus cognitifs complexes, et, étant donné le nombre incroyable de choix de mot et des arrangements qui peuvent former une seule phrase — le cerveau doit être en mesure de distinguer les combinaisons cohérentes et incohérentes.

Compréhension d’une personne d’une phrase, si parlé — comme quand une mère dit à son fils qu’elle va au magasin, ou par écrit dans un livre, dépend, en partie, de ce que le cerveau anticipe le mot suivant dans la séquence d’être.

Par exemple, si quelqu'un commence à lire « c’était une sombre et orageuse... » au début d’un livre, il est prévu que « nuit » sera l’expression suivante.

Cependant, des mots parfois inattendus sont produisent — comme «.. .et le savant fou peignait son laboratoire le raton laveur de couleur... "— qui perturbent le sens de la phrase.

Dans ce cas, le terme anomal est raton laveur, puisqu’il renvoie à un type d’animal, plutôt qu’une couleur attendue, comme le noir.

Ces incongruités sémantiques — les phrases insensées — susciter uniques signaux électriques dans le cerveau — réponses appelés potentiels liés à l’événement, ERP en abrégé — qui peut donner un aperçu de comment le cerveau récupère la définition d’ou recycle, le mot gênant pour tenter de comprendre la phrase.

Cette vidéo explique comment la technique de l’électroencéphalographie, ou EEG, peut être utilisée pour mesurer les ERPs lors de tâches d’incongruité sémantique, dans laquelle les participants sont présentés les phrases se terminant par les mots inattendus.

Nous montrent comment concevoir des stimuli et de recueillir et d’analyser des données, en se concentrant spécifiquement sur un composant unique d’ERPs, nommé N400 pour tenir compte de ses caractéristiques.

Dans cette expérience, EEG sert à mesurer l’activité cérébrale chez les participants ont montré un stimulus sémantiquement cohérent et incohérent, afin d’enquêter sur la compréhension et le traitement du langage.

Ces stimuli sont constitués de trois types de phrases : congruente, incongru et taille déviants. Bien que chacun est composé de sept mots, elles diffèrent par la nature de leur dernier mandat.

Les derniers mots dans les phrases congruente, comme « Elle a rayé son chien derrière son oreille., » posent pas de problèmes avec les sens et apparaissent dans le même type de police — et taille — comme ceux qui le précède.

Ce qui est important, ces phrases servent de commandes afin d’évaluer comment le cerveau réagit aux combinaisons de mots cohérents.

En revanche, phrases incongrus, comme « Elle a plongé son doigt de poulet en bottes, » possèdent des derniers termes qui sont sémantiquement anormales.

Bottes ici, est en conflit avec le sens du reste des mots, il est prévu que les doigts de poulet seraient être trempés en condiment comme moutarde, pas dans les vêtements. Ainsi, ces stimuli évaluer comment surprenant langage incohérent est traitée.

Le dernier type de phrases sont appelées taille déviants et contiennent les derniers mots qui surprennent en apparence — ils sont dans une police plus grande, mais pas de congruence.

Par exemple, si dans la phrase « il a mis sa main dans sa mitaine., » la moufle de terme est écrit en lettres plus grand, il fait toujours sens sémantique.

Ces stimuli est essentiels, car ils sont destinés à distinguer si la réponse du cerveau au dernier mot dans une phrase est le résultat de la surprise générale, le choc d’une taille de texte incompatible — ou est spécifique aux significations inattendues.

Après que les participants sont préparés pour EEG, ils sont invités à lire attentivement les phrases qui apparaissent sur un écran d’ordinateur, comme les questions seront posées à leur sujet par la suite.

En réalité, aucun questionnaire n’est donné à la fin de l’expérience ; Toutefois, ces instructions s’assurer que les sujets accordera une attention aux stimuli à venir.

Au cours de la tâche, les participants apparaissent séquentiellement — dans le bon ordre — les sept mots qui composent une seule phrase.

Chaque terme apparaît individuellement au centre du moniteur — pour réduire les mouvements oculaires qui pourraient interférer avec la collecte des données — pour 100 ms et est suivi par 1000 ms d’écran vide.

Informations de l’EEG sont enregistrées en continu sur 120 ces essais, dont chacun est constitué d’une unique phrase. Plus précisément, des stimuli sont présentés à la même fréquence — 40 fois — mais dans un ordre aléatoire. Puis, la tâche se répète une deuxième fois, afin que les participants doivent lire un total de 240 phrases au total.

Par la suite, les données EEG sont traitées afin de visualiser les ERPs moyens pour chaque type de phrase, de chaque électrode — scientifiques, recherchez le composant N400 dans ces formes d’onde.

Le « N » à ce terme indique que le pic est négatif, et le « 400 » représente sa latence — qu’elle se produit environ 400 ms après le dernier mot stimulus est montré au participant.

Basé sur l’expérience acquise, il est prévu que l’amplitude de N400 augmentera en réponse aux événements sémantiquement incompatibles et enregistrera de toutes les électrodes du cuir chevelu.

Cependant, cette réponse sera probablement plus importante à l’électrode Pz, positionné dans la ligne médiane du cuir chevelu au-dessus les lobes pariétaux — régions dont sont connues pour être impliqués dans le traitement et l’intégration de la langue écrite.

Avant de commencer l’expérience, recruter un participant qui est une langue maternelle anglaise et leur expliquer les deux principales composantes de la procédure : qu’ils porteront des électrodes et montrés des phrases sur un écran d’ordinateur. Ensuite, recueillir d’eux tous des nécessaires, ont signé les formulaires de consentement.

Ensuite, équipez le participant avec les électrodes du cuir chevelu et le visage. Pour plus de détails sur cette procédure, consultez les méthodes décrites ailleurs dans cette collection. Une fois dans l’espace test, vérifier les valeurs d’impédance entre toutes les électrodes.

Après avoir confirmé que les traces de l’EEG sont nulles du bruit, demandez aux participants de s’asseoir pour que leurs yeux sont environ 75 cm de l’écran.

Soulignons qu’ils doivent lire et demande une attention particulière les phrases qui apparaissent mot par mot sur cet affichage, comme les questions seront posées sur leur contenu plus tard.

Pour s’assurer que le participant comprend la tâche, leur montrer dix phrases pratiques, mais ne recueillent pas de données pendant cette période. Ensuite, démarrez le système d’EEG pour commencer l’enregistrement continu.

Procéder à la tâche fonctionnelle en présentant 120 essais — consistant en 40 40 congruente, incongru et des phrases de déviants-taille 40 — dans un ordre aléatoire. Ensuite, répétez cette procédure avec un jeu supplémentaire de 120 stimuli afin de garantir que suffisamment de données est collectées.

Lorsque les données ont été enregistrées pour tous les 240 stimuli, traitez-la comme décrit dans la vidéo de ERP et la tâche de l’excentrique de JoVE.

Pour analyser les données, tout d’abord tracer les formes d’onde moyennes pour le timecourses de congruente, incongrus et deviant-taille des stimuli récoltées dans le site d’enregistrement de Pz. Sur l’axe des abscisses du graphique — représentant le temps en ms — indiquer quand chaque mot dans une phrase s’affiche.

Par la suite, repérez les pics N400 et pour chacun, calculer son amplitude moyenne, définie comme la distance entre le point le plus bas de la crête et la valeur de référence de 0 µV, également représenté par l’axe horizontal.

Ensuite, calculez le temps de latence de cette composante — combien de temps en ms il faut pour qu’il apparaisse dans la forme d’onde après le dernier mot dans une phrase s’affiche.

Pour les gammes de ces amplitudes et les latences, passez à utiliser F-tests pour déterminer s’il existe une différence entre la cible et le contrôle des stimuli.

Notez que la réponse de N400 n’était observée après les participants ont montré le dernier mot d’une phrase incongrue, indiquant que cet événement électrique reflète traitement neural — impliquant en particulier les lobes pariétaux — qui identifient une interruption dans le traitement de la peine causée par un terme incohérent.

Ce qui est important, bien que N400 n’a pas été observée dans les formes d’ondes recueillies à l’aide de stimuli déviants-taille, une autre composante unique — P560, une crête positive avec une latence de 560 ms — fut.

Cela indique que le cerveau réagit différemment aux stimuli visuels inattendus et termes sémantiquement incompatibles et suggère que N400 est une signature électrique unique de l’incongruité de la langue.

Maintenant que vous savez comment incohérence sémantique peut être utilisé pour obtenir le composant N400 en ERP, penchons-nous sur les chercheurs examinent ce signal électrique unique pour l’étude de traitement du langage et de la compréhension d’autres façons.

Certains chercheurs visent à déterminer quelle développe la capacité d’identifier le langage incohérent, et si cette compétence change avec l’âge.

Ce travail a impliqué montrant des enfants en bas âge — équipés de bouchons EEG — représentations d’objets reconnaissables, comme un appareil photo.

Cependant, l’astuce est que lorsque l’enfant regarde cette représentation, ils vous dit c’est quelque chose de différent, par exemple, un chat. Ainsi, c’est une version modifiée de la tâche de l’incongruité sémantique, comme la langue parlée ne correspond pas à la signification de l’élément visible.

Mesures des réponses électriques du cerveau à ces tâches ont démontré que les enfants présentent une réponse accrue de N400-esque de paires mot-élément incongru — qui dure pendant plusieurs centaines de ms — par rapport aux ensembles congruente.

Ce qui est important, cela donne à penser que, même à un âge précoce, les humains sont capables d’identifier et de traiter une incongruité sémantique.

D’autres chercheurs évaluent si ERP peut être utilisé pour mieux comprendre les déficits de langue associés à certains troubles de la personnalité, tels que la schizophrénie.

Paradoxalement, les travaux antérieurs ont montré que personnes ayant prononcé la schizophrénie-comme des caractéristiques, comme l’anxiété ou l’incapacité à éprouver du plaisir, démontrent une réponse de N400 accrue aux paires de mots congruente — comme animal et chèvre — par rapport aux personnes avec des symptômes plus légers.

Toutefois, lorsque ces participants ont été traités avec un médicament antipsychotique appelé olanzapine, l’amplitude de cette composante N400 causées par congruence a diminué par rapport aux individus reçus un placebo, suggérant une possible thérapie qui pourrait traiter le discours décousu parfois observé dans ces troubles.

Vous avez juste regardé vidéos de JoVE sur comment congruente et incongrus phrases peuvent être utilisées pour enquêter sur le traitement automatique des langues. À ce stade, vous devez savoir comment présenter des stimuli aux participants et de recueillir et d’interpréter des données ERP. Nous espérons que vous comprenez maintenant comment le composant N400 sert à étudier les autres aspects de compréhension du langage, tels que comment il peut être affecté à des troubles du comportement.

Merci de regarder !

A subscription to JoVE is required to view this article.
You will only be able to see the first 20 seconds.

RECOMMEND JoVE