En semantisk grunning hendelse-relatert potensielle (ERP) oppgave å studere Lexico-semantiske og Visuo-semantisk behandling i Autism Spectrum Disorder

Summary

Dette dokumentet beskriver en semantisk grunning ERP aktivitet hjelp innen modalitet par bilder og ord for å undersøke semantisk prosessering i personer med autism spectrum disorder (ASD).

Abstract

Personer med autism spectrum disorder (ASD) har karakteristiske underskudd forstå betydningen av språk og semantisk prosessering. Men indikerer noen bevis at semantisk behandling av ikke-språklige stimuli er intakt, antyder at semantisk underskudd kan være språkspesifikke. Å karakterisere riktig semantisk prosessering underskudd i personer med ASD, sammenligning av innenfor-modalitet språklige (f.eks skrevet ord) og ikke-språklige (f.eks bilder) stimuli er nødvendig. Dette dokumentet beskriver slik metode som gjør bruk av en semantisk grunning paradigme samtidig innspillingen av electroencephalographic (EEG) data. EEG gir en dynamisk hjernen aktivitet som er tilpasset å karakterisere subtile forskjeller i semantisk behandling som ikke kanskje observerbare på atferdsdata nivå. Den semantiske grunning paradigme presenterer en førsteklasses bilde eller ordet (f.eks hunden) etterfulgt av et mål bilde eller ord som er enten knyttet (f.eks cat), eller irrelevant (f.eks blyant) til prime. Dette paradigmet kan dermed brukes til å evaluere semantisk prosessering på tvers av ulike modaliteter, og sammenligne lexico-semantiske og visuo-semantisk prosessering evner i personer med ASD og hvordan de kan variere fra TD individer. Fremgangsmåten involvert i å skape stimuli, EEG testing og analyse av EEG informasjonen diskuteres. Representant resultater illustrerer hvordan komponenten N400 av hendelse-relaterte potensialet (ERP) er redusert følgende semantisk-relaterte prime-mål par sammenlignet med urelaterte par. Sammenligninger av N400 mellom forhold, modaliteter og grupper tilbud av suksessen til semantisk behandling, og kan dermed brukes til å karakterisere semantisk underskudd i personer med ASD eller andre kliniske populasjoner.

Introduction

Forskere i kognitiv psykologi har lenge vært interessert i hvordan mennesker forstå betydningen av språk. Språkbehandling innebærer en rekke tiltak av økende kompleksitet, fra brev og ordet anerkjennelse, til semantisk prosessering, til syntaktisk analyse. Semantisk prosessering refererer til tilgang til betydningen av en stimulans, det være seg en word-, bilde- eller lydmenyen. Tidlig følgende første ordet anerkjennelse, tilgangen for et ords mening, eller semantikk, er et viktig skritt i språkbehandling. Semantisk integrering refererer til prosessen med å integrere betydningen av stimuli å forstå relasjonene og er avgjørende for overordnet språk behandling som forståelse setninger. Ikke bare trenger betydningen av hvert ord i en setning å åpnes, men betydningene av hvert enkelt ord må integreres for å danne en helhetlig forståelse av setning mening, eller “hovedpunkt”.

Personer med autism spectrum disorder (ASD) har ofte betydelige underskudd i språk forståelse¹. Det er noen bevis som tyder på at disse vanskelighetene stamme fra underskudd i semantisk prosessering og integrasjon^2,3,4. Men andre studier har antydet at personer med ASD ikke viser semantisk prosessering underskudd når materialer presenteres i ikke-språklige (f.eks, visuell eller auditiv) modaliteter^3,5,6 . Slike funn tyder på at semantisk prosessering underskudd i ASD kan begrenses til språklige (dvs. skrevet eller snakket) modaliteter. Slik kan tilnærminger som kontrast ulike modaliteter gi innsikt i den utstrekning som er semantisk prosessering underskudd domene-spesifikke eller tegn på en gjennomgående behandling stil. Formålet med dette dokumentet er å beskrive en metode for å sammenligne semantisk behandling mellom ulike modaliteter bruker en semantisk grunning aktivitet under samtidige elektrofysiologiske opptak.

Semantisk grunning paradigmet har en lang historie i forskning undersøker hvordan semantisk prosessering påvirkninger lavere nivå ordet anerkjennelse^7,8. Tradisjonelle semantisk grunning oppgaver, et førsteklasses ord presenteres (f.eks cat) etterfulgt av et mål ord som er semantisk relatert (f.eks hunden) eller irrelevant (f.eks bok) til prime. Slik oppgave er ofte gjort i sammenheng med en leksikalske beslutning aktivitet, slik at deltakerne blir bedt om å avgjøre om målordet er et ekte ord eller ikke. Andre paradigmer må deltakerne utføre en semantisk kategorisering aktivitet på målordet eller dommer om to stimuli er relatert eller ikke. Uavhengig av oppgaven, har tiår av bevis etablert at reaksjonstid (RTs) er raskere å target ord som er semantisk knyttet til prime sammenlignet med de som ikke er relatert.

Denne “semantisk grunning effekt” har blitt tillagt en rekke mekanismer i teoretisk kontoer^7,8. En er at grunning effekten skyldes automatisk spre aktivisering gjennom semantiske nettverk, slik at henting av førsteklasses ordets mening aktiverer betydningen av andre semantisk beslektede ord, inkludert målordet. Dette deretter reduserer tiden som krevs for semantisk aktivering av målordet. En andre teoretiske mekanismen er at av forventet, som udiskutable at ved å se førsteklasses ordet, deltakerne generere en forventet antall potensielle mål. Target ord som finnes i dette settet er så anerkjent raskere. Endelig har andre postulert eksistensen av en post leksikalske mekanisme av semantiske matchende, som etablerer eksistensen av en semantisk relasjon mellom den prime og mål. Uavhengig av spesifikke mekanisme underliggende effekten, kan semantisk grunning være en nyttig indeks semantisk prosessering og integrasjon. Dette paradigmet er heller ikke begrenset til leksikalske stimuli, og kan også brukes til å undersøke semantisk grunning ikke-språklige stimuli som bilder⁹ samt cross-modalt semantisk grunning (f.eks mellom ord og bilder)³.

Semantisk grunning effekter har vært godt studert i psycholinguistic litteratur, og har blitt undersøkt med hensyn til type av prime-mål relasjoner, tidspunktet for prime og målet presentasjon og mange andre manipulasjoner⁸. Elektrofysiologiske korrelerer denne effekten har også vært godt karakterisert¹⁰. Elektroencefalogram (EEG) er en metode for opptak nevrale aktivitet via endringer i elektrisk aktivitet målt til hodebunnen. EEG er et nyttig valg av metode for en semantisk grunning paradigme fordi det har godt midlertidig løsning (på millisekunder, ms) og kan dermed gi små forskjeller i semantisk behandling mellom betingelser eller grupper selv i fravær av Behavioral virkninger eller svar.

Arrangement-relaterte potensialer (ERPs) er tid-låst endringer i EEG som oppstår som svar på en bestemt stimulans eller atferd. Avhengig av timing og polaritet svaret er ulike komponenter i ERP fra ulike aspekter av kognitiv behandling. Komponenten N400 er en veletablert markør for semantisk prosessering og semantisk integrering^11,12 (selv om flere andre tolkninger finnes^10,13). N400 amplituden reduseres når semantisk integrering er lettere (for eksempel når prime og mål i en semantisk grunning paradigme er semantisk relatert) sammenlignet med når semantisk integrering er vanskeligere (for eksempel når to ordene er relatert). Viktigere, er amplitude forskjellen mellom relaterte og ikke-relaterte forhold (dvs. “N400 effekten”) ikke spesifikke for språket. N400 effekter er også observert i ikke-språklige modaliteter, som svar på par semantisk-relatert og ikke-relaterte bilder eller lyder^14,15,16,17. N400 er dermed en nyttig ERP-komponent i forbindelse med gjeldende paradigmet fordi den kan brukes som en uavhengig av modalitet estimat av semantisk prosessering og integrering evner.

Personer med ASD viser redusert eller fraværende semantisk grunning effekter og N400 effekter som svar på språk stimuli^2,3,4, tyder impairments i semantisk prosessering. Slike effekter har funnet svar visuo-semantiske og lyd-semantiske stimuli^3,5,6, utlån støtte til kravet at semantisk prosessering er selektivt svekket til språk stimuli. Men har de fleste tidligere studier som sammenligner modaliteter brukt kryss-modalt grunning, slik at prime-mål paret inneholder en leksikalske stimulans. Gitt forslaget at personer med ASD har underskudd i semantisk prosessering språk stimuli, kan så kryss-modalt stimuli ha påvirket resultatet. Virkelig undersøke om semantisk prosessering av språket er selektivt nedsatt i personer med ASD, må i modalitet par leksikalsk og ikke-leksikalske stimuli brukes. I en fersk studie, Coderre et al. ⁶ gitt første direkte sammenligning av innen modalitet ord og bilde semantisk grunning undersøke semantisk prosessering underskudd i voksne (i alderen 18-68) med ASD. Deltakerne med ASD og vanligvis utvikling (TD) deltakere sett par av bilder og ord og ble bedt om å bedømme om stimuli var relatert eller ikke. Under denne semantisk grunning oppgaven deres hjerneaktiviteten ble spilt inn med EEG. Ved å sammenligne N400 effekter mellom grupper og modaliteter, gitt dette paradigmet innsikt i natur semantisk behandling i personer med ASD.

Formålet med dette dokumentet er å beskrive den semantiske grunning ERP metode ansatt av Coderre et al. ⁶. selv om dette paradigmet ble opprinnelig implementert for å studere semantisk behandling hos voksne med ASD, den kan være nyttig for noen forskere som ønsker å utforske nevrale korrelerer lexico-semantiske og visuo-semantisk prosessering, enten i TD enkeltpersoner eller bestemte klinisk bestander.

Protocol

Alle metodene som er beskrevet her ble godkjent av de institusjonelle gjennomgang styret av Johns Hopkins University, hvor den opprinnelige studie6 ble utført. 1. opprette Stimuli Opprette den opprinnelige listen over betong substantiver som prime-mål parene vil bli gjort. Fra et valgt korpus som Subtlex19, Velg ca 500 betong substantiver og få variabler av interesse (f.eks frekvens, lengde, concr…

Representative Results

Hvis stimuli er riktig sortert i relaterte og urelaterte, praktiseres en N400 effekt for både ord og bilde stimuli (figur 2). Dette identifiseres som en større negativ amplituden i urelaterte forhold sammenlignet relaterte forhold. For ord stimuli, skal effekten oppstå fra 300-500 ms over sentrale eller centro-parietal hodebunnen6,10. Effekten kan være litt tidligere bilde stimuli, eller mer forfr…

Discussion

Utredningen har rapportert avgjørende skritt i å utvikle en semantisk grunning ERP paradigme med bilde og word stimuli for å utforske semantisk prosessering underskudd i personer med ASD. Hovedtrinn inkluderer oppretting stimuli, programmering oppgaven og EEG tester og analyser. Den mest tidkrevende delen av denne prosedyren er sannsynligvis etableringen av stimuli, som dette krever forsiktig matchende både mellom og innenfor stimulans par vilkår og modaliteter på variabler som lengde, frekvens og semantisk related…

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)