Семантической грунтование событий-потенциал (ERP) задачи, связанной с учиться лексико семантических и зрительно семантической обработки в аутизм Спектр расстройство
Summary
Этот документ описывает семантической грунтование ERP задачи с использованием в рамках механизма пар изображений и слов расследовать семантической обработки людей с аутистическими расстройство (ASD).
Abstract
Лица с аутизмом спектра расстройства (ASD) имеют характерные дефицита в понимании смысла в языке, или семантической обработки. Однако некоторые свидетельства указывает, что семантической обработки нелингвистических раздражителей нетронутыми, предполагая, что семантическая дефицита может быть конкретного языка. Надлежащим образом характеризовать семантической обработки дефицита в индивидуалах с ASD, сравнение механизма внутри-лингвистической (например, написанных слов) и нелингвистических стимулы (например, фотографии) не требуется. Этот документ описывает такой методологии, что делает использование семантической грунтование парадигмы во время параллельной записи электроэнцефалографических (ЭЭГ) данных. ЭЭГ обеспечивает динамическое измерение активности мозга, которая хорошо подходит для характеристики тонкие различия в семантической обработки, которые могут быть не наблюдаемый на уровне поведения. Семантический грунтовка парадигма представляет премьер изображение или слова (например, собака) следуют целевой картинку или слово, которое является либо связанных (например, кошка) или не связанных с (например, карандаш) премьер. Эта парадигма может использоваться таким образом для оценки семантической обработки через различные механизмы и сравнить лексико семантических и зрительно семантической обработки способности лиц с ASD и как они могут отличаться от ТД лиц. Обсуждаются конкретные шаги, участвующих в создании стимулов, выполняя тестирование EEG и анализа данных ЭЭГ. Представитель результаты показывают, как компонент N400 потенциал связанных событий (ERP) является снижение следующие семантически связанных премьер целевой пары по сравнению с несвязанными пар. Сравнения N400 между условиями, условия и групп могут предоставить оценки успеха семантической обработки и таким образом может использоваться для характеристики семантической дефицита в лица с ASD или других клинических групп населения.
Introduction
Исследователи в когнитивной психологии уже давно заинтересован в как люди понимают смысл языка. Язык обработки включает в себя последовательность шагов возрастающей сложности, от буквы и слова признания, для семантической обработки, для синтаксического разбора. Семантической обработки относится к доступу к смысл стимул, будь то слово, изображение или звук. После ранних стадиях начального слова признания, доступ к смысли слова, или семантики, представляет собой решающий шаг в обработки языка. Семантической интеграции относится к процессу интеграции смысл стимулы, чтобы понять их отношения и имеет решающее значение для более высокого уровня обработки таких приговоров понимания языка. Не только ли значение каждого слова в предложении должны быть доступны, но смысли каждое отдельное слово, должны быть интегрированы в форме согласованного понимания смысла предложения, или «суть».
Лица с аутизмом спектра расстройства (ASD) часто имеют значительный дефицит в понимание языка1. Существует некоторые свидетельства о том, что эти трудности обусловлены дефицитом в семантической обработки и интеграции2,3,4. Однако другие исследования показали, что люди с ASD не показать семантической обработки дефицита, когда материалы представлены в нелингвистических (например, визуальный или звуковой) условия3,5,6 . Такие выводы показывают, что дефицит семантической обработки в ASD может ограничиваться лингвистической (т.е., написанные или поговорено) формы. Таким образом подходы, которые контрастируют различных механизмов может обеспечить понимание степени семантической обработки дефицита доменный или свидетельствуют о широко распространенной обработке стиля. Цель этого документа заключается в описать методологию для сравнения семантической обработки между различными формами с помощью семантических грунтование задачи во время параллельных электрофизиологических записи.
Семантический грунтование парадигма имеет долгую историю исследования расследовать как семантической обработки влияний низкого уровня слова признания7,8. В традиционной семантической грунтование задач, представлен премьер слово (например, кошка) следуют цель слово, которое является либо семантически связанных (например, собака) или не связанных (например, книга) к премьер. Такие задачи часто делается в контексте лексическое решение задачи, таким образом, что участники должны определить, является ли целевое слово слово или нет. Другие парадигмы могут иметь участников выполнить задачу семантическая классификация на целевое слово, или судья ли два стимулы связаны или нет. Независимо от конкретной задачи Десятилетия доказательств установили, что время реакции (РТС) быстрее целевые слова, которые семантически связанных с премьер, по сравнению с теми, которые не связаны.
Этот «семантической грунтование эффект» приписывается ряд механизмов в теоретической счета7,,8. Один, что грунтовка эффект благодаря автоматической активации распространяется через семантической сети, таким образом, что извлечение значения слова премьер активирует смысл других семантически связанных слов, включая целевое слово. Это затем уменьшает время, необходимое для семантической активации целевой слова. Второй механизм теоретические заключается в продолжительности, которая утверждает, что увидев премьер слово, участники создавать набор ожидаемых потенциальных целей. Целевые слова, которые включены в этот набор затем признаются более быстро. Наконец другие постулировали существование механизма после лексические семантического соответствия, который определяет наличие семантическое отношение между премьер и целевой слово. Независимо от конкретного механизма, лежащие в основе эффект семантические грунтование может быть полезным индекс семантической обработки и интеграции. Эта парадигма также не ограничивается лексические стимулы и может также использоваться для расследования семантической грунтовки-язык раздражителей как фотографии9 , а также кросс Модал семантической грунтовки (например, между словами и фотографии)3.
Семантический грунтовки эффекты были хорошо изучена в Психолингвистические литературе и исследованы в отношении тип отношений премьер цель, сроки представления премьер и целевых и многих других манипуляций8. Электрофизиологические коррелирует этот эффект также были хорошо изученных10. Электроэнцефалография (ЭЭГ) — это метод записи нейронной активности через изменения в электрической активности измеряется на волосистой части головы. ЭЭГ – это полезный выбор методологии для семантической грунтование парадигмы потому, что он имеет очень хорошие временное разрешение (порядка миллисекунд, МС) и таким образом может обеспечить тонкие различия между условиями или группы даже в отсутствие в семантической обработки поведенческие эффекты или ответы.
Связанные с событиями потенциалов (ФПЗ) являются к морю времени изменения в ЭЭГ, которые возникают в ответ на конкретный раздражитель или поведение. В зависимости от сроков и полярность ответа различные компоненты ERP являются отражением различных аспектов когнитивной обработки. N400 компонент является устоявшейся маркером семантической обработки и семантической интеграции11,12 (хотя несколько других толкований существуют10,13). N400 амплитуда уменьшается, когда семантической интеграции легче (например, когда премьер и цели в парадигме семантической грунтование семантически связанных) по сравнению с когда семантической интеграции является более сложным (например, когда два слова связаны). Важно отметить, что амплитуда различие между связанными и несвязанными условиях (т.е., «N400 эффект») не конкретного языка. N400 эффекты также наблюдаются в non языка условия, такие как в ответ на пар семантически связанных и несвязанных рисунки или звуки окружающей среды14,,1516,17. N400 таким образом является полезным компонентом ERP для целей текущей парадигмы потому, что он может использоваться в качестве механизма независимые оценки возможностей семантической обработки и интеграции.
Лица с ASD шоу снижена или отсутствует семантической грунтовки эффекты и эффекты N400 в ответ на языке раздражители2,3,4, предлагая нарушениями в семантической обработки. Такие эффекты были обнаружены в ответ на зрительно семантический и аудио семантической раздражители3,5,6, оказывая поддержку претензии что семантической обработки избирательно нарушается для языка раздражителей. Однако большинство предыдущих исследования, сравнивающие методы использовали кросс Модал грунтовки, таким образом, что пара премьер-целевого объекта содержит лексический стимул. Учитывая предложение, что люди с ASD имеют дефицит в семантической обработки языка раздражители, такие стимулы кросс модальные возможно повлияли на результаты. Поистине расследовать, ли семантической обработки языка выборочно нарушена у лиц с ASD, должны использоваться в рамках механизма пар лексические и лексико не раздражителей. В недавнем исследовании, Кодерра и др. 6 предоставил первый прямого сравнения в рамках механизма слова и изображения семантической грунтование расследовать семантической обработки дефицита в взрослых (в возрасте 18-68) с ASD. С ASD и обычно развивающихся участников (TD) показано пары изображений и слов и было предложено судить ли стимулы были связаны или нет. Во время этой задачи семантического грунтовки активность их мозга был записан с помощью ЭЭГ. Сравнивая N400 эффекты между группами и условий, эта парадигма предоставляет проницательность в природу семантической обработки людей с ASD.
Целью настоящего документа является описание семантической грунтование ERP методологии Кодерра et al. 6. Хотя эта парадигма был первоначально реализован для изучения семантической обработки в взрослых с ASD, он может оказаться полезным для любой экспериментаторов, желающих изучить нейронные корреляты лексико семантических и зрительно семантической обработки, либо в TD лица или в конкретных клинических групп населения.
Protocol
Representative Results
Discussion
Настоящий документ сообщил важнейшие шаги в развитии ERP парадигмы семантической грунтовки с изображение и слово стимулы для изучения семантической обработки дефицита в индивидуалах с ASD. Основные шаги включают создание стимулов, задачи программирования и ЭЭГ тестирования и анализа. Н…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Разработка этой парадигмы была поддержана терапевтического фонда когнитивной нейробиологии и Бенджамин и Adith Миллер семьи фонд по проблемам старения, болезнь Альцгеймера и аутизм исследований.
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).
