לקרקע סמנטי הקשור לאירוע פוטנציאליים (ERP) פעילות ללמוד עיבוד סמנטי-Lexico Visuo-סמנטי הפרעת ספקטרום האוטיזם
Summary
מאמר זה מתאר משימה ERP לקרקע סמנטי באמצעות בתוך-מודאליות זוגות של תמונות ומילים לחקור עיבוד סמנטי אצל אנשים עם הפרעת ספקטרום האוטיזם (ASD).
Abstract
אנשים עם הפרעת ספקטרום האוטיזם (ASD) יש גירעונות האופיינית בהבנת המשמעות של השפה, או עיבוד סמנטי. עם זאת, ראיות מציינת עיבוד סמנטי של גירויים שאינם לשוניים בשלמותם, רומז כי גירעונות סמנטי עשויים להיות ספציפיים לשפה. לאפיין כראוי לגירעונות עיבוד סמנטי אנשים עם ASD, השוואה של תוך-מודאליות הלשוני (למשל, מילים כתובות) ואת לשוני-ללא גירויים (כגון תמונות) נדרש. מאמר זה מתאר כזה מתודולוגיה לשימוש פרדיגמה לקרקע סמנטיים במהלך ההקלטה בו-זמניות של electroencephalographic (EEG) נתונים. EEG מספקת מידה דינמי של פעילות המוח, כי הוא מתאים היטב כדי לאפיין את ההבדלים הדקים בעיבוד סמנטי זה לא יכול להיות נצפות ברמה ההתנהגותית. סמנטי הטרמה הפרדיגמה מציג תמונה מעולה או המילה (למשל, כלב) ולאחריה היעד תמונה או מלת או קרובי משפחה (למשל, חתול), או שאינן קשורות (למשל, עפרון) ראש הממשלה. פרדיגמה זו וכך ניתן להשתמש כדי להעריך עיבוד סמנטי שיטות שונות, וכדי להשוות יכולות עיבוד סמנטי-lexico visuo-סמנטי אצל אנשים עם ASD, איך הם אולי שונים מאנשים TD. הצעדים ספציפיים הכרוכים ביצירת הגירויים, ביצוע בדיקות EEG, וניתוח הנתונים EEG הם דנו. התוצאות נציג להמחיש איך המרכיב N400 של הפוטנציאל הקשורות לאירוע (ERP) הוא מופחת הקשורות סמנטי פריים-יעד זוגות הבאים לעומת זוגות שאינם קשורים. השוואות של N400 בין התנאים, שיטות וקבוצות יכול לספק הערכות של ההצלחה של עיבוד סמנטי, ובכך ניתן לאפיין גירעונות סמנטי אצל אנשים עם ASD או אוכלוסיות קליניים אחרים.
Introduction
חוקרים בפסיכולוגיה קוגניטיבית כבר מזמן מתעניין איך אנשים מבינים את המשמעות של השפה. עיבוד שפה כוללת רצף של צעדים להגברת המורכבות, מתוך ההכרה אות ו- word, כדי עיבוד סמנטי, כדי תחבירי. עיבוד סמנטי מתייחס גישה למשמעות של גירוי, יהיה זה מילה, תמונה או קול. ביצוע השלבים המוקדמים של זיהוי המילה הראשונית, גישה של המשמעות של מילה או סמנטיקה, היא צעד חיוני בעיבוד שפה. שילוב סמנטי מתייחס לתהליך של שילוב המשמעות של גירויים להבין את מערכות היחסים שלהם, הוא קריטי עבור עיבוד כגון משפטים הבנת שפה ברמה גבוהה יותר. המשמעות של כל מילה במשפט צריך להיות נגיש אלא המשמעויות של כל מילה בודדת צריך להיות משולב כדי ליצור הבנה קוהרנטי של משמעות משפט, או “העיקר”.
לעתים קרובות, אנשים עם הפרעת ספקטרום האוטיזם (ASD) יש חסרונות משמעותיים השפה והבנת הנקרא1. יש כמה עדויות רומז כי קשיים אלה נובעים לגירעונות עיבוד סמנטי של שילוב2,3,4. עם זאת, מחקרים אחרים הראו כי אנשים עם ASD אינם מראים עיבוד סמנטי גירעונות כאשר החומרים מוצגים בלשונית (למשל, חזותי או שמיעתי) שיטות3,5,6 . כזה ממצאים מראים כי עיבוד סמנטי לגירעונות ASD עשוי להיות מוגבל לשונית (קרי, כתובים או נאמרים) שיטות. ככזה, גישות חדות שיטות שונות עשויים לספק תובנה במידה שבה עיבוד סמנטי גירעונות הם ספציפיים או מעידה על סגנון עיבוד נרחבת. מטרת המאמר היא לתאר מתודולוגיה להשוואה עיבוד סמנטי בין שיטות שונות באמצעות פעילות לקרקע סמנטיים במהלך ההקלטה אלקטרופיזיולוגיות בו-זמניות.
הפרדיגמה לקרקע סמנטי יש היסטוריה ארוכה בתחום המחקר לחקור איך סמנטיים לעיבוד השפעות ברמה נמוכה יותר המילה זיהוי7,8. במשימות מסורתי לקרקע סמנטי, מוצג מילה מעולה (למשל, חתול) ואחריו מטרה מילה זה הוא או סמנטי הקשור (למשל, כלב) או שאינן קשורות (למשל ספר) ראש הממשלה. משימה כזו נעשית לעתים קרובות בהקשר של פעילות ההחלטה לקסיקלי, כך המשתתפים מתבקשים לקבוע אם המילה המטרה היא מילה אמיתית או לא. פרדיגמות אחרים ייתכן המשתתפים לבצע משימה לקטגוריות סמנטיות על המילה היעד, או לשפוט אם שני הגירויים קשורים או לא. ללא קשר המשימה המסוימת, הקימו עשרות שנים של ראיה (RTs), זמני תגובה מהירים היעד מילים הקשורות סמנטי הממשלה בהשוואה לאלו שאינן קשורות.
זו “אפקט לקרקע סמנטי” יוחסה למספר מנגנונים חשבונות תיאורטי7,8. אחד הוא כי ההשפעה לקרקע היא עקב הפעלה אוטומטית מתפשטת באמצעות רשת סמנטית, כזה האחזור של המשמעות של המילה הממשלה מפעילה את המשמעות של מילים אחרות הקשורות סמנטי, כולל את המילה היעד. ואז זה מפחית את הזמן הדרוש להפעלה סמנטי של המילה היעד. המנגנון תיאורטי השני הוא של תוחלת, אשר רוביצה זה רואה את המילה העיקרי, המשתתפים ליצור ערכה הצפוי של מטרות אפשריות. מילים היעד הכלולים בערכה זו ואז מזוהות במהירות רבה יותר. לבסוף, לאחרים יש שמהווה את קיומו של מנגנון פוסט-מילולי של התאמת סמנטי, הקובעת את קיומו של קשר סמנטי בין המילה ראש הממשלה ואת היעד. ללא קשר מנגנון ספציפי שבבסיס את האפקט, לקרקע סמנטי יכולה להיות בעלת אינדקס שימושי של עיבוד סמנטי ואינטגרציה. פרדיגמה זו גם אינה מוגבלת לגירויים לקסיקלי, יכול לשמש גם כדי לחקור לקרקע סמנטי של גירויים שאינם בשפה כמו תמונות9 , כמו גם צלב-מודאלי סמנטי לקרקע (למשל, בין מילים ותמונות)3.
אפקטים לקרקע סמנטי כבר למד היטב בספרות psycholinguistic, נחקרו לגבי הסוג של ראש הממשלה-יעד יחסי, העיתוי של המצגת של ראש הממשלה ושל יעד רבים אחרים מניפולציות8. ה”מפה אלקטרופיזיולוגיות של אפקט זה היו גם מאופיין היטב10. אלקטרואנצפלוגרם (EEG) היא שיטה של הקלטה פעילות עצבית באמצעות שינויים בפעילות חשמלית נמדדת הקרקפת. EEG היא בחירה שימושי מתודולוגיה פרדיגמה לקרקע סמנטי כי זה טוב מאוד רזולוציה טמפורלית (גודל אלפיות השניה, ms), ובכך מספקים את ההבדלים הדקים בעיבוד סמנטי בין קבוצות אפילו בהיעדר או תנאים תופעות התנהגותיות או תגובות.
פוטנציאל הקשור לאירוע (ארפס) הם נעולים בזמן שינויים ב- EEG המתעוררות בתגובה לגירוי מסוים או התנהגות. בהתאם תזמון קוטביות של התגובה, מרכיבים שונים של ERP הן משקפת היבטים שונים של עיבוד קוגניטיבי. המרכיב N400 הוא סמן ומבוססת של עיבוד סמנטי של שילוב סמנטי11,12 (למרות מספר פרשנויות אחרות קיימות10,13). משרעת N400 מופחתת כאשר שילוב סמנטי קל (כגון כאשר ראש הממשלה ואת היעד בפרדיגמה לקרקע סמנטי סמנטי קשורים) לעומת כאשר שילוב סמנטי הוא קשה יותר (כגון כאשר שתי המילים אינן קשורות). חשוב לציין, ההבדל משרעת בנושא ואינו קשור לתנאים (קרי, “אפקט N400”) אינה ספציפית לשפה. אפקטים N400 גם הן נצפו ב שיטות שאינן בשפה, כגון בתגובה זוגות של תמונות הקשורות סמנטי ואינו קשור או צלילים סביבתיים14,15,16,17. N400 ולכן רכיב ה-ERP שימושי למטרות של הפרדיגמה הנוכחית כי זה יכול לשמש גם הערכה מודאליות עצמאית של עיבוד סמנטי ויכולות אינטגרציה.
אנשים עם ASD הצג מופחתת או נעדר תופעות לקרקע סמנטי ואפקטים N400 בתגובה שפה גירויים2,3,4, רומז ליקויי עיבוד סמנטי. תופעות כאלה נמצאו בתגובה visuo-סמנטי, גירויים אודיו-סמנטי3,5,6, מתן תמיכה לטענה כי עיבוד סמנטי לקוי באופן סלקטיבי עבור השפה גירויים. עם זאת, רוב המחקרים הקודמים השוואת שיטות השתמשו קרוס-מודאלי לקרקע, כך זוג ראש הממשלה-יעד מכיל גירוי מילולי. לאור ההצעה כי אנשים עם ASD יש גירעונות בעיבוד סמנטי של השפה גירויים, גירויים קרוס-מודאלי כזה ייתכן השפיעו תוצאות. באמת לחקור אם עיבוד סמנטי של השפה באופן סלקטיבי לקוי אצל אנשים עם ASD, יש להשתמש בתוך-מודאליות זוגות של גירויים לקסיקלית ולקסיקלי. במחקר שנערך לאחרונה, Coderre. et al. 6 מסופקים ההשוואה הישירה הראשונה לראשוניות בתוך-מודאליות מילה ותמונה סמנטי לחקור עיבוד סמנטי גירעונות אצל מבוגרים (גילאי 18-68) עם ASD. משתתפים עם ASD, פיתוח בדרך כלל המשתתפים (TD) צפו ב זוגות של תמונות ומילים, התבקשו לשפוט אם הגירויים היו קשורים או לא. במהלך משימה זו לקרקע סמנטי, פעילות המוח שלהם הוקלט תוך שימוש האא ג. על ידי השוואת תופעות N400 בין קבוצות ואופני הפעולה, הפרדיגמה הזו מספק תובנות של עיבוד סמנטי אצל אנשים עם ASD.
מטרת המאמר היא לתאר את לקרקע סמנטי מתודולוגיה ERP מועסק על ידי. Coderre et al. 6. למרות פרדיגמה זו יושם בתחילה ללמוד עיבוד סמנטי במבוגרים עם ASD, זה עשוי להתברר שימושי עבור כל ניסויים המבקשים לחקור את ה”מפה עצבית של עיבוד סמנטי-lexico visuo-סמנטית, או TD בתוך יחידים או באוכלוסיות קליני מסוים.
Protocol
Representative Results
Discussion
המאמר הנוכחי דיווח על שלבים קריטיים בפיתוח פרדיגמה ERP לקרקע סמנטי עם גירויים תמונה ו- word עבור חקר עיבוד סמנטי לגירעונות אנשים עם ASD. שלבים עיקריים כוללים יצירת הגירויים, תכנות הפעילות וביצוע EEG בדיקות וניתוחים. החלק הכי הגוזלות זמן של הליך זה סביר להניח שתהיה היצירה של גירויים, כמו זה דורש ז?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
פיתוח של הפרדיגמה הזאת נתמכה על ידי קרן מדעי המוח הקוגניטיביים טיפולית ואת בנימין חייים הורוביץ מילר הקדש משפחתי על הזדקנות, אלצהיימר ומחקר באוטיזם.
Materials
| EEG system | Electrical Geodesics, Inc. (EGI) | Geodesic EEG system (GES) 400 system: Net Amps 400 amplifier, NetStation 5.3, 128-channel HydroCel Geodesic Sensor nets | |
| Potassium chloride | Electrical Geodesics, Inc. (EGI) | ||
| Plastic bucket | Electrical Geodesics, Inc. (EGI) | EGI provides a plastic bucket for mixing electrolyte but any clean container can be used | |
| Baby shampoo | Johnson's | ||
| GNU Image Manipulation Program (GIMP) |
References
- Tager-Flusberg, H., Paul, R., Lord, C. Language and communication in autism. Handbook of Autism and Pervasive Developmental Disorders. , 335-364 (2005).
- Kamio, Y., Robins, D., Kelley, E., Swainson, B., Fein, D. Atypical Lexical/Semantic Processing in High-Functioning Autism Spectrum Disorders without Early Language Delay. Journal of Autism and Developmental Disorders. 37, 1116-1122 (2007).
- McCleery, J. P., Ceponiene, R., Burner, K. M., Townsend, J., Kinnear, M., Schreibman, L. Neural correlates of verbal and nonverbal semantic integration in children with autism spectrum disorders. Journal of Child Psychology and Psychiatry. 51 (3), 277-286 (2010).
- Dunn, M. A., Gaughan, H., Kreuzer, J., Kurtzberg, D. Electrophysiologic correlates of semantic classification in autistic and normal children. Developmental Neuropsychology. 16 (1), 79-99 (1999).
- Kamio, Y., Toichi, M. Dual access to semantics in autism: is pictorial access superior to verbal access?. Journal of Child Psychology and Psychiatry. 41 (7), 859-867 (2000).
- Coderre, E. L., Chernenok, M., Gordon, B., Ledoux, K. Linguistic and Non-Linguistic Semantic Processing in Individuals with Autism Spectrum Disorders: An ERP Study. Journal of Autism and Developmental Disorders. 47 (3), 795-812 (2017).
- Neely, J. H. Semantic priming effects in vidual word recognition: A selective review of current findings and theories. Basic processes in reading: Visual word recognition. 11, 264-336 (1991).
- McNamara, T. P. . Semantic priming: Perspectives from memory and word recognition. , (2005).
- McPherson, W. B., Holcomb, P. J. An electrophysiological investigation of semantic priming with pictures of real objects. Psychophysiology. 36, 53-65 (1999).
- Kutas, M., Federmeier, K. D. Thirty years and counting: Finding meaning in the N400 component of the event-related brain potential (ERP). Annual Review of Psychology. 62, 621-647 (2011).
- Kutas, M., Hillyard, S. Reading Senseless Sentences: Brain Potentials Reflect Semantic Incongruity. Science. 207 (4427), 203-205 (1980).
- Lau, E. F., Phillips, C., Poeppel, D. A cortical network for semantics: (de)constructing the N400. Nature Reviews Neuroscience. 9 (12), 920-933 (2008).
- Brouwer, H., Fitz, H., Hoeks, J. Getting real about Semantic Illusions: Rethinking the functional role of the P600 in language comprehension. Brain Research. 1446, 127-143 (2012).
- Barrett, S. E., Rugg, M. D. Event-Related Potentials and the Semantic Matching of Pictures. Brain and Cognition. , 201-212 (1990).
- Hamm, J. P., Johnson, B. W., Kirk, I. J. Comparison of the N300 and N400 ERPs to picture stimuli in congruent and incongruent contexts. Clinical Neurophysiology. 212, 1339-1350 (2002).
- Ganis, G., Kutas, M., Sereno, M. I. The search for "common sense": an electrophysiological study of the comprehension of words and pictures in reading. Journal of Cognitive Neuroscience. 8 (2), 89-106 (1996).
- Nigam, A., Hoffman, J. E., Simons, R. F. N400 to Semantically Anomalous Pictures and Words. Journal of Cognitive Neuroscience. 4 (1), 15-22 (1992).
- Coltheart, M. The MRC psycholinguistic database. Quarterly Journal of Experimental Psychology. 33A, 497-505 (1981).
- Brysbaert, M., New, B. Moving beyond Kucera and Francis: A critical evaluation of current word frequency norms and the introduction of a new and improved word frequency measure for American English. Behavior Research Methods. 41 (4), 977-990 (2009).
- Davies, M. . The Corpus of Contemporary American English: 450 million words, 1990-present. , (2009).
- Zuccolotto, A. P., Roush, R. E., Eschman, A., Schneider, W. . E-Prime 2.0 Getting Started Guide. , (2012).
- Duncan, C. C., et al. Event-related potentials in clinical research: Guidelines for eliciting, recording, and quantifying mismatch negativity, P300, and N400. Clinical Neurophysiology. 120 (11), 1883-1908 (2009).
- Tools, P. S. . E-Prime Extensions for Net Station 2.0 User Manual. , (2014).
- Electrical Geodesics Inc. . Net Station 5 User Manual. , (2017).
- Tanner, D., Morgan-Short, K., Luck, S. J. How inappropriate high-pass filters can produce artifactual effects and incorrect conclusions in ERP studies of language and cognition. Psychophysiology. 52 (8), 997-1009 (2015).
- Dien, J. Issues in the application of the average reference: Review, critiques, and recommendation. Behavior Research Methods, Instruments, and Computers. 30 (1), 34-43 (1998).
- Dien, J., Franklin, M. S., May, C. J. Is "Blank" a suitable neutral prime for event-related potential experiments?. Brain and Language. 97, 91-101 (2006).
- Franklin, M. S., Dien, J., Neely, J. H., Huber, E., Waterson, L. D. Semantic priming modulates the N400, N300, and N400RP. Clinical Neurophysiology. 118 (5), 1053-1068 (2007).
- Luck, S. J. . An Introduction to the Event-Related Potential Technique. , (2005).
- Groppe, D. M., Urbach, T. P., Kutas, M. Mass univariate analysis of event-related brain potentials/fields I: A critical tutorial review. Psychophysiology. 48, 1711-1725 (2011).
- Tanner, D., Van Hell, J. G. ERPs reveal individual differences in morphosyntactic processing. Neuropsychologia. 56, 289-301 (2014).
- D’Arcy, R. C. N., et al. Electrophysiological assessment of language function following stroke. Clinical Neurophysiology. 114 (4), 662-672 (2003).
- Pérez Velázquez, J. L., Galán, R. F. Information gain in the brain’s resting state: A new perspective on autism. Frontiers in Neuroinformatics. 7 (37), 1-10 (2013).
- Davis, G., Plaisted-Grant, K. Low endogenous neural noise in autism. Autism. 19 (3), 351-362 (2015).
- Ledoux, K., Coderre, E. L., Bosley, L., Buz, E., Gangopadhyay, I., Gordon, B. The concurrent use of three implicit measures (eye movements, pupillometry, and event-related potentials) to assess receptive vocabulary knowledge in normal adults. Behavior Research Methods. 48 (1), 285-305 (2016).
- Matson, J. L., Shoemaker, M. Intellectual disability and its relationship to autism spectrum disorders. Research in Developmental Disabilities. 30 (6), 1107-1114 (2009).
