Summary
Presentiamo un protocollo per esplorare la relativa sequenza di attivazione della fonologia e della semantica nel riconoscimento visivo delle parole. I risultati mostrano che, coerentemente con i resoconti interattivi, le rappresentazioni semantiche e fonologiche possono essere elaborate in modo interattivo e le rappresentazioni linguistiche di livello superiore possono influenzare l'elaborazione precoce.
Abstract
Le controversie sono sempre esistite nella ricerca relativa alle capacità di lettura; sul fatto che le parole stampate siano percepite in modo feedforward basato su informazioni ortografiche dopo di che vengono attivate altre rappresentazioni, come la fonologia e la semantica, o se queste siano completamente interattive e le informazioni semantiche di alto livello influenzino l'elaborazione precoce. Un paradigma di interferenza è stato implementato nel protocollo presentato di compiti di giudizio fonologico e semantico che utilizzava le stesse coppie precedente-bersaglio per esplorare l'ordine relativo di attivazione fonologica e semantica. Le parole target ad alta e bassa frequenza sono state precedute da tre condizioni: semanticamente correlate, fonologiche (omofoni) o non correlate. I risultati hanno mostrato che la componente P200 indotta delle coppie di parole a bassa frequenza era significativamente maggiore delle parole ad alta frequenza sia nei compiti semantici che fonologici. Inoltre, sia gli omofoni nel compito semantico che le coppie semanticamente correlate nel compito fonologico hanno causato una riduzione di N400 rispetto alla condizione di controllo, parola indipendente dalla frequenza. Vale la pena notare che per le coppie a bassa frequenza nel compito di giudizio fonologico, il P200 rilasciato dalle coppie di parole semanticamente correlate era significativamente più grande di quello nella condizione di controllo. Nel complesso, l'elaborazione semantica nei compiti fonologici e l'elaborazione fonologica nei compiti semantici sono state trovate sia nelle parole ad alta che a bassa frequenza, suggerendo che l'interazione tra semantica e fonologia può operare in modo indipendente dal compito. Tuttavia, il momento specifico in cui si è verificata questa interazione potrebbe essere stato influenzato dall'attività e dalla frequenza.
Introduction
Il problema critico in qualsiasi modello di riconoscimento delle parole è comprendere il ruolo della fonologia nel processo di accesso semantico1. Per le lingue alfabetiche, molti studi considerano costantemente la fonologia come un ruolo importante nell'accesso semantico, tra cui inglese2,3,4,ebraico5,francese6e spagnolo7. In altre parole, il riconoscimento delle parole scritte coinvolge non solo l'elaborazione ortografica ma anche fonologica e semantica. Questa osservazione nel modello connessionista interattivo è spiegata da estensioni attivate in tutta la rete, dove l'ortografia è associata a rappresentazioni fonologiche e semantiche attraverso connessioni ponderate8. Questa proliferazione di attivazione fornisce il meccanismo centrale per il modello di riconoscimento visivo delle parole, che presuppone che le rappresentazioni fonologiche e semantiche vengano attivate automaticamente in risposta all'input ortografico9.
Tuttavia, le attuali prove empiriche a sostegno dell'ipotesi dell'automazione interattiva rimangono controverse. Alcuni studi sostengono che l'attivazione di rappresentazioni fonologiche e semantiche può essere regolata o impedita da richieste di compiti o attenzione, il che implica una certa influenza dall'alto verso il basso sui processi di alto livello coinvolti nella percezione delle parole10,11. Tuttavia, la suddetta descrizione è stata messa in discussione da molti risultati che riportano effetti fonologici e semantici nel riconoscimento visivo delle parole anche se queste rappresentazioni sono completamente irrilevanti per il compito o non sono accessibili direttamente12, supportando così l'opinione che la semantica e la fonologia possono essere accessibili automaticamente e forzatamente durante il processo di lettura13 . Pertanto, vi è incertezza sul fatto che l'attivazione fonologica e semantica nel riconoscimento visivo delle parole dipenda dal compito specifico o se si verifichi forzatamente e automaticamente in modo indipendente dal compito.
La risposta alla domanda di cui sopra è difficile per i lettori cinesi. Rispetto all'inglese, il cinese è una scrittura logografica i cui caratteri rappresentano morfemi invece di fonemi14. Allo stato attuale, il ruolo della fonologia per l'accesso semantico alle parole cinesi rimane controverso. Alcuni studi hanno affermato che la fonologia gioca un ruolo importante nell'accesso semantico alle parole cinesi15,16,17. Altri, invece, hanno sostenuto il punto di vista opposto18,19. Dopo aver valutato la suddetta ricerca per l'elaborazione fonologica cinese, abbiamo scoperto che il paradigma sperimentale e i metodi di ricerca specifici differiscono. Nel complesso, è stato principalmente diviso in due paradigmi: parola priming15,18,19 e paradigma di violazione nella frase17,20,21. La parola di destinazione è solitamente incorporata alla fine della frase nel paradigma di violazione22. In termini di meccanismo linguistico, una breve frase di due parole è un'unità più gestibile di una frase completa che è difficile da elaborare23. Inoltre, le variabili difficili da controllare in una frase, come la sintassi, il contesto o altri fattori, possono portare a conclusioni diverse24. Il paradigma di priming delle parole è un metodo comunemente usato per esplorare i modelli di riconoscimento delle parole, sia nelle lingue alfabetiche che in cinese. Il compito di questo paradigma è quello di giudicare se la parola bersaglio preceduta dai numeri primi è una parola reale o una pseudoparola; cioè, questo paradigma di solito contiene solo un compito lessicale. Tuttavia, un singolo compito decisionale lessicale potrebbe non essere la scelta migliore per risolvere il problema se l'attivazione della fonologia e della semantica dipenda dal compito. Pertanto, due diversi compiti possono essere più adatti per esplorare questa domanda.
Pertanto, questa ricerca mirava a esplorare il ruolo della fonologia nel riconoscimento delle parole cinesi e contemporaneamente tentare di determinare se l'attivazione della fonologia e della semantica è indipendente dal compito. La nostra ricerca include due compiti utilizzando il paradigma dell'interferenza: il giudizio semantico e il giudizio fonologico. Per quanto ne sappiamo, questo è il primo studio sul potenziale correlato agli eventi (ERP) del riconoscimento composto cinese a due caratteri utilizzando questo paradigma di interferenza, e questo metodo appare raramente negli studi sulle lingue alfabetiche. In particolare, nel compito di giudizio semantico, i partecipanti devono giudicare se la parola target e il suo precedente sono semanticamente correlati, mentre nel compito fonologico, devono giudicare se le parole accoppiate hanno la stessa pronuncia.
Il primo è un compito di corrispondenza semantica che non richiede un'elaborazione fonologica a priori, e il secondo è un compito di giudizio fonologico che non richiede un'elaborazione semantica a priori. Pertanto, abbiamo confrontato coppie di omofoni e gruppi di controllo non correlati nel compito di giudizio semantico per rivelare se e come la fonologia influisce sull'elaborazione semantica. Allo stesso modo, abbiamo confrontato coppie di parole semanticamente correlate con condizioni di controllo non correlate nel compito di giudizio fonologico per rivelare se e come la semantica influisce sull'elaborazione fonologica. Inoltre, il problema di cui sopra è stato verificato in parole ad alta e bassa frequenza. Pertanto, questo compito di giudizio semantico e fonologico complementare può non solo rivelare l'importanza dell'elaborazione fonologica nel riconoscimento delle parole cinesi, ma anche rivelare se e come la fonologia e la semantica interagiscono.
Se la fonologia e i processi semantici sono precoci, automatici e interattivi, l'effetto dell'attivazione fonologica e semantica dovrebbe essere osservato nel tempo di risposta dei due compiti. Per ERP, i processi fonologici e semantici innescano due diversi marcatori elettrofisiologici2,7. Inoltre, i loro corsi di tempo e le loro distribuzioni spaziali dovrebbero essere diversi. Una componente positiva iniziale (P200) dovrebbe riflettere l'elaborazione fonologica e il tipico marcatore di elaborazione semantica N400 dovrebbe anche essere identificato20,21. Abbiamo ipotizzato che sia le coppie fonologicamente correlate nel compito semantico che le coppie semantiche correlate nel compito fonologico avrebbero causato una significativa diminuzione di N400, il che avrebbe indicato che l'elaborazione fonologica può portare a un certo grado di attivazione a livelli lessico-semantici. Inoltre, abbiamo monitorato se il P200, che caratterizza l'elaborazione fonologica, è apparso nel compito di giudizio semantico o nel compito di giudizio fonologico. Nel compito del giudizio fonologico, le condizioni semantiche innescano il P200, che può essere visto come prova dell'influenza precoce della semantica sull'elaborazione fonologica.
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Protocol
Il protocollo utilizzato per questo studio è stato approvato dall'Institutional Review Board della Tsinghua University.
1. Costruzione e presentazione degli stimoli
- Costruzione di stimoli
- Preparazione degli stimoli: prepara parole target contenenti circa 140 composti cinesi a due caratteri, di cui le parole a bassa e alta frequenza rappresentano la metà. Precede ogni bersaglio con tre analoghi: una parola fonologicamente identica (parola omonima), una parola con significato correlato e una parola di controllo irrilevante.
- Garantire che gli obiettivi ad alta frequenza siano sempre preceduti da antecedenti ad alta frequenza e che gli obiettivi a bassa frequenza siano sempre preceduti da precedenti a bassa frequenza, sia in condizioni correlate che in gruppi di controllo non correlati. Inoltre, assicurarsi che le coppie precedente-target siano simili nel numero di colpi e nella frequenza.
NOTA: Tutte le parole per questo studio sono state selezionate dal Dizionario delle frequenze del cinese moderno (Xiandai Hanyu Pinlu Cidian). La frequenza delle parole a bassa frequenza era inferiore a otto volte per milione e la frequenza delle parole ad alta frequenza superava le 800 volte per milione.
- Garantire che gli obiettivi ad alta frequenza siano sempre preceduti da antecedenti ad alta frequenza e che gli obiettivi a bassa frequenza siano sempre preceduti da precedenti a bassa frequenza, sia in condizioni correlate che in gruppi di controllo non correlati. Inoltre, assicurarsi che le coppie precedente-target siano simili nel numero di colpi e nella frequenza.
- Valutazione degli stimoli: reclutare un gruppo separato di circa 30 studenti per valutare il grado di rilevanza semantica tra le coppie di parole su una scala a sette punti, in cui 1 riflette la correlazione più bassa e 7 riflette la correlazione più alta.
- Determinazione dello stimolo finale: elimina le coppie di parole inappropriate, come le coppie di parole con punteggi più bassi in condizioni semanticamente correlate e le coppie di parole con punteggi più alti in omofoni e punteggi di condizioni irrilevanti.
- Calcola i rispettivi punteggi medi delle coppie di parole semantiche ad alta e bassa frequenza e assicurati che non sia presente alcuna differenza significativa tra i due.
- Inoltre, assicurarsi che i punteggi delle coppie di omofoni e delle coppie non correlate non siano significativamente diversi sia ad alta che a bassa frequenza. Infine, determinare il materiale di stimolo sperimentale finale (vedi Tabella Materiali).
NOTA: Per i valori semantici delle coppie correlate alla semantica in questo esperimento, i valori medi finali erano 5,62 e 5,73 per le coppie ad alta frequenza e bassa frequenza, rispettivamente, e non c'era alcuna differenza significativa tra i due (p > .1). Inoltre, la correlazione semantica tra le coppie omofoniche e non correlate non era significativamente diversa (p > .1).
- Preparazione degli stimoli: prepara parole target contenenti circa 140 composti cinesi a due caratteri, di cui le parole a bassa e alta frequenza rappresentano la metà. Precede ogni bersaglio con tre analoghi: una parola fonologicamente identica (parola omonima), una parola con significato correlato e una parola di controllo irrilevante.
- Presentazione degli stimoli
- Costruisci un programma per mostrare il compito ai soggetti e compila i materiali di cui sopra (il programma può essere scritto in E-prime o altri linguaggi di programmazione).
- Assicurarsi che ogni struttura di base del programma inizi con una schermata che visualizza un segno " + " che dura per 300 ms, subito dopo di che la parola precedente deve apparire per 140 ms, senza intervallo tra i due.
- Successivamente, imposta uno schermo vuoto della durata di 360 ms, quindi imposta la parola di destinazione, che apparirà per 500 ms. Infine, imposta un punto interrogativo (?) che continuerà a essere visualizzato fino a quando il partecipante non avrà deciso la coppia di parole appena mostrata e premuto il pulsante nel modo più rapido e preciso possibile.
- Dì in anticipo ai partecipanti che devono giudicare se la coppia di parole è semanticamente correlata nel compito di giudizio semantico e se la fonologia è la stessa nel compito di giudizio fonologico.
- Impostazione della sessione di pratica: imposta due gruppi di pratica per includere rispettivamente compiti di giudizio semantico e di giudizio fonologico, con non meno di 10 coppie di parole per ogni attività. Informare i partecipanti che possono ripetere gli esercizi per garantire che l'accuratezza nella sessione di pratica sia superiore al 70%.
- Impostazione formale dell'esperimento: dividi l'intero esperimento in 6 blocchi, con il compito di giudizio semantico e il compito di giudizio fonologico ciascuno che rappresenta la metà.
- Assicurarsi che non vi siano parole di destinazione ripetute in ogni blocco e che il numero di tipi di adescamento in ciascun blocco sia lo stesso. Inoltre, impostare alcuni studi di riempimento per ridurre la deviazione della risposta causata dal numero disuguale di test che richiedono reazioni positive o negative.
- Randomizzare l'ordine degli elementi in ogni blocco e controbilanciare l'ordine dei blocchi tra i soggetti.
NOTA: L'intero esperimento può anche essere diviso in otto o dieci o più blocchi in base al numero di materiali sperimentali da preparare, il che riduce al minimo la ripetizione delle parole target in ciascun blocco.
2. Preparazione dell'esperimento e registrazione elettrofisiologica
- Recluta madrelingua cinesi destrimani con una visione normale che potrebbe essere stata precedentemente corretta.
- Escludere i partecipanti con malattie neurologiche o psichiatriche.
- Assicurarsi che vi sia un numero equilibrato di partecipanti di sesso femminile e maschile nella fascia di età desiderata (18-28 anni).
- Assicurati che i partecipanti non abbiano alcuna storia di permanente o tintura dei capelli negli ultimi due mesi.
- Informare i partecipanti che avranno bisogno di avere abbastanza tempo di sonno e riposo prima dell'esperimento25.
- Quando partecipi all'esperimento, assicurati che i partecipanti siano in uno stato sano al momento di condurre l'esperimento.
- Quando un partecipante arriva al laboratorio, introdurre le attrezzature sperimentali, i compiti e i costi di tempo. Spiega i requisiti (come non essere assonnati, muoversi e lampeggiare) per aiutarli a comprendere l'intero processo ed eliminare le preoccupazioni inutili.
- Se il partecipante non ha altre domande sull'esperimento, chiedi loro di compilare il modulo di richiesta di handness di Edimburgo, che viene utilizzato per confermare che tutti i partecipanti hanno le stesse abitudini di mano destra.
- Fornire il modulo di consenso informato ai partecipanti e chiedere loro di leggere e firmare attentamente. Se i partecipanti hanno domande sul contenuto del modulo di consenso, fornire loro le spiegazioni necessarie.
- Istruire il partecipante a pulire correttamente il cuoio capelluto e asciugare i capelli in laboratorio. In attesa dei partecipanti, si prega di preparare tutti i materiali sperimentali.
NOTA: Il segnale dell'elettroencefalogramma (EEG) viene amplificato utilizzando un sistema di amplificazione con un passabanda da 0,01 a 100 Hz e campione continuo a 500 Hz. - Invita i partecipanti a sedersi comodamente su una sedia nella camera in cui verrà condotto l'esperimento. Li ha istruiti a non spostare la sedia.
- Utilizzare tamponi di cotone e scrub facciali per pulire la pelle sotto l'occhio sinistro del partecipante (per l'elettrodo elettro-oculografico verticale), vicino al canto esterno dell'occhio destro (per l'elettro-oculografia orizzontale) e intorno alle ossa mastoidi destra e sinistra (per Tp9 e Tp10, che verranno utilizzate come nuovi riferimenti offline).
NOTA: La distribuzione degli elettrodi può variare a seconda dei tappi utilizzati. - Posizionare il cappuccio elastico sulla testa del partecipante e assicurarsi che l'elettrodo Cz sia al centro della parte superiore della testa. Fissare la cinghia del cappuccio dell'elettrodo sotto il mento con cura per assicurarsi che non sia troppo stretta o troppo allentata.
- Assicurarsi che il cappuccio e l'amplificatore siano collegati al sistema di registrazione. Quindi, passare il software di registrazione all'interfaccia di monitoraggio dell'impedenza.
- Assicurarsi che l'impedenza di tutti gli elettrodi non superi i 5 kΩ o i 10 kΩ, a partire dagli elettrodi di riferimento (Ref) e di terra (Gnd).
- Passare la siringa piena di gel conduttivo attraverso il piccolo foro di un elettrodo al cuoio capelluto e quindi spingere lo stantuffo per iniettare una piccola quantità di gel conduttivo nel cuoio capelluto facendo attenzione a non causare un trabocco. Allo stesso tempo, monitorare il sistema di visualizzazione che visualizza l'impedenza in tempo reale fino a quando l'impedenza scende alla soglia.
- Dopo aver preparato gli elettrodi Ref e Gnd, ridurre l'impedenza degli altri elettrodi allo stesso modo. Trattare attentamente la riduzione dell'impedenza dell'elettricità oculare.
- Fissare i piccoli fori su un lato dei due elettrodi elettro-oculografici per evitare che il gel conduttivo iniettato perda. Fissali sul fondo dell'occhio sinistro e sul canto esterno dell'occhio destro con del nastro adesivo.
- Dopo aver preparato tutti gli elettrodi, istruire i partecipanti ad essere pronti per l'esperimento. Istruire i partecipanti a rilassarsi ed evitare l'eccessivo battito delle palpebre e il movimento del corpo durante l'esperimento.
- Presentare lo stimolo tramite il programma dimostrativo di stimolo e lasciare che i partecipanti pratichino nella sezione pratica.
NOTA: Dopo la sessione di pratica, i partecipanti possono porre domande se hanno dubbi o domande su come procedere. - Avviare l'esperimento formale e registrare le informazioni EEG. Monitorare il sistema di registrazione durante la registrazione. Se un elettrodo è allentato o la resistenza supera la soglia, riempire l'elettrodo quando il partecipante è a riposo.
NOTA: I partecipanti possono riposare per 4-10 minuti dopo ogni blocco. - Al termine dell'esperimento, salvare il segnale EEG e spegnere l'apparecchiatura, ad esempio il sistema di registrazione e l'amplificatore. Quindi togliere il cappuccio del partecipante e istruire il partecipante a lavare via il gel conduttivo dai capelli e dalla pelle. Infine, premia i partecipanti e ringraziali per la loro collaborazione.
3. Pre-elaborazione EEG
- Utilizzare la correzione oculare semiautomatica con analisi dei componenti indipendente.
- Calcolare gli ERP da 100 ms a 600 ms dopo l'inizio della parola di destinazione (100 ms pre-target baseline).
- Impostare il passa-banda EEG filtrato offline da 0,05 a 30 Hz (modalità a sfasamento zero, 24 dB/ott).
- Scartare le epoche superiori a ±80 μV per rifiuto dell'artefatto ed eliminare le prove di risposte errate.
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Representative Results
Questo protocollo è stato utilizzato in un recente studio per indagare il ruolo della fonologia nel riconoscimento composto cinese a due caratteri e per dedurre il modello di riconoscimento delleparole 26. Tutti gli stimoli utilizzati in questo studio sono stati completamente divulgati26. Tre finestre temporali sono state selezionate sulla base della potenza di campo globale (GFP): a 100-150 ms, 160-280 ms e 300-500 ms per i componenti N1, P200 e N400, rispettivamente26. Le ampiezze medie delle due finestre temporali di cui sopra sono state analizzate mediante misure ripetute di analisi della varianza (ANOVA) e della frequenza (bassa e alta), del tipo di relazione (fonologicamente o semanticamente correlata o non correlata) e delle aree laterali (emisferi sinistro e destro × regioni anteriore, centrale e posteriore = sei aree in totale) o elettrodi di linea mediana (Fz, Cz, Pz), che erano i tre fattori all'interno del partecipante coinvolti. Risultati e grafici più dettagliati possono essere trovati in Wang et al. (2021)26.
Risultati ERP per l'attività di giudizio semantico
Il periodo 100-150 ms (N1)
Per gli elettrodi di linea mediana, ANOVA ha prodotto un effetto principale di frequenza [F(1, 23) = 9.451, P = .005, ƞ2p = .291], indicando che le coppie ad alta frequenza hanno suscitato una forma d'onda significativamente più negativa rispetto alla condizione di bassa frequenza. ). Un simile effetto principale significativo della frequenza è stato osservato anche nei siti laterali. Inoltre, per le coppie ad alta frequenza, è stato osservato anche un significativo effetto principale del tipo di relazione [F(1, 23) = 8.826, P = .007, ƞ2p = .277], mostrando che le coppie non correlate hanno suscitato una forma d'onda significativamente più negativa rispetto alla condizione omofona. Un effetto principale significativo simile del tipo di relazione per le coppie ad alta frequenza è stato osservato anche nell'emisfero sinistro.
Il periodo 160-280 ms (P200)
Per gli elettrodi della linea mediana, ANOVA ha prodotto un effetto principale di frequenza [F(1, 23) = 5.546, P = .027, ƞ2p = .194], indicando che le coppie a bassa frequenza hanno suscitato una forma d'onda significativamente più positiva rispetto alla condizione ad alta frequenza. Non sono stati osservati altri effetti o interazioni significativi negli elettrodi della linea mediana. Inoltre, l'effetto principale della frequenza è stato trovato anche nei siti laterali.
Il periodo 300-500 ms (N400)
Nella finestra temporale di 300-500 ms, ANOVA ha prodotto un significativo effetto principale del tipo di relazione [F(1, 23) = 27.783, P < .001, ƞ2p = .547] negli elettrodi della linea mediana, mostrando che un bersaglio innescato da omofoni ha suscitato un'ampiezza significativamente inferiore negativa rispetto alla condizione non correlata (vedi Figura 1). Un simile effetto principale significativo del tipo di relazione è stato osservato nei siti laterali.
Figura 1: Potenziali correlati agli eventi della grande media in risposta a parole target, da elettrodi rappresentativi (Fz, Cz, Pz), per coppie omofoniche e di controllo nel compito semantico. Questa figura, tratta da Wang et al. (2021)26, mostra che nel compito di giudizio semantico, le coppie di omofoni hanno rilasciato componenti N400 più piccoli rispetto alle condizioni irrilevanti indipendentemente dalle alte e basse frequenze. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Risultati ERP per l'attività di giudizio omofono
Il periodo 100-150 ms (N1)
Nessun effetto o interazione significativa è stato trovato negli elettrodi della linea mediana o nei siti laterali.
Il periodo 160-280 ms (P200)
Nessun effetto principale significativo per il tipo di relazione o la frequenza (ps > .1) è stato osservato sugli elettrodi frontali anteriori. Tuttavia, è stato trovato un significativo effetto interattivo tra frequenza e tipo di relazione [F(1, 23) = 7.951, P = .010, ƞ2p = .257]. Ulteriori analisi hanno rilevato che l'influenza del tipo di relazione era significativa solo in condizioni di bassa frequenza agli elettrodi frontali anteriori (FPz: P = 0,055; FP1: P =.027; FP2: P =.004; AF3: P =.060; AF4: P =.021; AF8: P =.009), indicando che nella finestra temporale P200, il segnale ERP era significativamente più positivo in condizioni semanticamente correlate rispetto a condizioni non correlate (vedi Figura 2).
Inoltre, le analisi hanno mostrato che l'effetto della frequenza era significativo in due regioni (centrale sinistra: F(1, 23) = 4.506, P = .045, ƞ2p = .164 e posteriore sinistra: F(1, 23) = 10.470, P = .004, ƞ2p = .313).
Figura 2: Grandi potenziali medi correlati agli eventi in risposta a parole bersaglio da sei elettrodi frontali anteriori (Fpz, Fp1, Fp2, AF3, AF4, AF8) per le coppie semanticamente correlate e di controllo di bassa frequenza nel compito omofono. Questa figura, tratta da Wang et al. (2021)26, mostra che nel compito di giudizio fonologico, le parole correlate semantiche a bassa frequenza hanno rilasciato una componente P200 più positiva rispetto alle parole non correlate. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Il periodo 300-500 ms (N400)
Nella finestra temporale N400, è stato trovato un significativo effetto principale del tipo di relazione [F(1, 23) = 9.082, P = .006, ƞ2p = .283] negli elettrodi della linea mediana, indicando che il bersaglio innescato da parole semanticamente correlate ha rilasciato un'ampiezza significativamente inferiore negativa rispetto ai primi non correlati (vedi Figura 3). Inoltre, un significativo effetto principale del tipo di relazione è stato osservato nei siti laterali.
Figura 3: Grandi potenziali medi correlati agli eventi in risposta a parole target, da elettrodi rappresentativi (Fz, Cz, Pz), per le coppie semanticamente correlate e di controllo nel compito omofono. Questa figura, tratta da Wang et al. (2021)26, mostra che nel compito di giudizio fonologico, coppie semanticamente correlate hanno rilasciato componenti N400 più piccoli rispetto alle condizioni irrilevanti indipendentemente dalle alte e basse frequenze. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
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Discussion
Risultati sperimentali e significato:
Lo scopo di questo protocollo era quello di dedurre quanto segue: 1) se il modello di riconoscimento delle parole è un modello feedforward o un modello interattivo e 2) l'interazione tra i modelli fonologici e semantici nel riconoscimento composto a due caratteri cinese di alta e bassa frequenza in diversi compiti. È stato adottato un paradigma di interferenza del compito di corrispondenza fonologica e semantica utilizzando la tecnica ERP. Le risposte ERP precedute da omofoni e parole non correlate agli obiettivi sono state confrontate in compiti di giudizio semantico che non richiedevano un'elaborazione fonologica a priori per rivelare quando e se la fonologia influisce sull'elaborazione semantica. Allo stesso modo, per i compiti di giudizio fonologico che non richiedevano un'elaborazione semantica a priori, le risposte ERP delle parole target innescate da parole semantiche e non correlate sono state confrontate per rivelare se e la semantica interferisce con l'elaborazione fonologica. Successivamente, in base alla latenza dei componenti ERP pertinenti, è stato confrontato il corso temporale relativo dell'elaborazione semantica e fonologica ed è stata verificata l'influenza della frequenza delle parole su tali modelli di elaborazione.
I nostri risultati hanno mostrato che il target innescato da precedenti semanticamente correlati nel compito fonologico e i target innescati da omofoni nel compito di giudizio semantico hanno entrambi innescato una componente N400 significativamente meno negativa rispetto ai precedenti non correlati, indipendentemente dalla frequenza delle parole. Quindi, per le parole ad alta frequenza, i dati suggerivano che l'attivazione semantica avviene prima o almeno non più tardi dell'elaborazione fonologica durante il riconoscimento di composti cinesi a due caratteri in compiti diversi. Inoltre, la componente P200 indotta delle coppie di parole a bassa frequenza era significativamente più positiva di quella delle coppie di parole ad alta frequenza in compiti semantici e fonologici. Altri studi hanno anche concluso che i primi componenti ERP possono essere sensibili alla frequenza delleparole 27,28. I primi effetti N1 e P200 possono anche essere, almeno in parte, dovuti all'elaborazione semantica della parola precedente. Tuttavia, per le parole a bassa frequenza nel compito di giudizio fonologico, è stato riscontrato che le coppie semanticamente correlate rilasciavano un P200 significativamente più grande rispetto alla condizione di controllo. Al contrario, è stato riscontrato che P200 innescato da coppie di parole semanticamente correlate a bassa frequenza era significativamente più positivo delle condizioni di controllo a bassa frequenza nei compiti di giudizio fonologico. Questo risultato non sembra essere difficile da spiegare per le parole a bassa frequenza, poiché l'attivazione fonologica è prevista nei compiti di giudizio fonologico, ma l'ovvia componente P200 è stata innescata da precedenti semantici, che hanno nuovamente rafforzato l'ipotesi che l'elaborazione semantica non possa avvenire dopo l'elaborazione fonologica.
L'interazione di cui sopra tra semantica e fonologia ha confermato il modello di interazione del riconoscimento delle parole che proponeva che il sistema potesse essere completamente interattivo, con informazioni di basso livello che fluivano dal basso verso l'alto all'intera informazione lessicale e informazioni di alto livello che fluivano dall'alto verso il basso per formare l'elaborazione visiva precoce di testi1. Inoltre, il P200 causato dagli effetti di frequenza nei due compiti ha anche confermato la speculazione che le informazioni linguistiche di livello superiore possano già esercitare la loro influenza durante l'elaborazione precoce. Si noti che le interazioni riscontrate nei due compiti, indipendentemente dalle condizioni di alta e bassa frequenza, supportavano l'accesso automatico e possibilmente obbligatorio alla fonologia e al significato durante la lettura. Tuttavia, il momento specifico in cui si è verificata questa interazione potrebbe essere stato influenzato dal compito e dalla frequenza. Ad esempio, per le parole a bassa frequenza, è stato riscontrato che l'interazione si è verificata nella finestra temporale P200 nell'attività fonologica mentre nella finestra temporale N400 nell'attività di giudizio semantico. Tuttavia, per le parole ad alta frequenza, l'interazione è stata osservata nella finestra temporale N400 per compiti semantici o fonologici. In conclusione, i risultati attuali suggeriscono l'interazione automatica di semantica e fonologia in modo indipendente dal compito, considerando che il tempo e la modalità interattivi possono essere influenzati da compiti, frequenza, ecc.
Efficacia del metodo
In generale, questo paradigma di interferenza può esplorare in modo più completo le modalità di interazione dell'elaborazione fonologica e semantica. I nostri esperimenti includevano compiti di corrispondenza fonologica che non richiedono un'elaborazione semantica a priori e attività di corrispondenza semantica che non richiedono un'elaborazione fonologica a priori. In questo modo, l'influenza della semantica sull'elaborazione fonologica o l'influenza della fonologia sull'elaborazione semantica possono essere osservate più chiaramente. Inoltre, poiché la fonologia o la semantica dei precedenti e la parola di destinazione devono essere confrontate in entrambi i compiti, la fonologia o la semantica sono attivate forzatamente nei due compiti. Pertanto, se si verifica un effetto di interferenza, sarà più ovvio. Il metodo comune per esplorare il riconoscimento delle parole è un compito decisionale lessicale che include condizioni di innesco. In particolare, deve solo giudicare se la parola di destinazione è una parola reale o una pseudoparola. In primo luogo, l'attivazione semantica delle attività decisionali lessicali potrebbe non essere abbastanza forte e, in secondo luogo, un singolo compito di giudizio non può esplorare la modalità di interazione in attività diverse. Pertanto, il paradigma di interferenza dei due compiti potrebbe essere più adatto per esplorare il modello di riconoscimento delle parole. Per i due compiti distinti del paradigma dell'interferenza, uno ha bisogno di attivare fortemente l'elaborazione semantica, e l'altro ha bisogno di attivare fortemente l'elaborazione fonologica, che è più favorevole per esplorare se l'interazione tra fonologia e semantica è indipendente dal compito e come interagire sotto diversi compiti.
Applicazioni future della tecnica
Il presente protocollo è stato il primo a utilizzare il paradigma dell'interferenza per esplorare l'accesso semantico al composto cinese a due caratteri di alta e bassa frequenza. Attualmente, il paradigma dell'interferenza a due compiti appare raramente negli studi sul riconoscimento delle parole nelle lingue alfabetiche. Pertanto, questo metodo può fornire una nuova opportunità per diversi linguaggi caratterizzati da diverse relazioni tra ortografia, fonologia e semantica per esplorare modelli di riconoscimento delle parole.
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Disclosures
Non ci sono interessi finanziari in competizione.
Acknowledgments
Questo lavoro è stato sostenuto dal Major Program della National Natural Science Foundation of China (62036001).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| BrainAmp DC amplifier system (Brain Products GmbH) | Brain Products, Gilching, Germany | BrainAmp S/N AMP13061964DC Input 5.6DC=150mA Operation 7mA Standby | |
| Easycap (Brain Products GmbH) | Brain Products, Gilching, Germany | 62 Ag/AgCl electrodes with a configuration of the international 10–20 system of electrode |
References
- Carreiras, M., Armstrong, B. C., Perea, M., Frost, R. The what, when, where, and how of visual word recognition. Trends in Cognitive Sciences. 18 (2), 90-98 (2014).
- Grainger, J., Kiyonaga, K., Holcomb, P. J. The time course of orthographic and phonological code activation. Psychological Science. 17 (12), 1021-1026 (2006).
- Ashby, J. Phonology is fundamental in skilled reading: Evidence from ERPs. Psychonomic Bulletin Review. 17 (1), 95-100 (2010).
- Wilson, L. B., Tregellas, J. R., Slason, E., Pasko, B. E., Rojas, D. C. Implicit phonological priming during visual word recognition. Neuroimage. 55 (2), 724-731 (2011).
- Frost, R., Ahissar, M., Gotesman, R., Tayeb, S. Are phonological effects fragile? The effect of luminance and exposure duration on form priming and phonological priming. Journal of Memory and Language. 48 (2), 346-378 (2003).
- Ferrand, L., Grainger, J. Effects of orthography are independent of phonology in masked form priming. The Quarterly Journal of Experimental Psychology. 47 (2), 365-382 (1994).
- Carreiras, M., Perea, M., Vergara, M., Pollatsek, A. The time course of orthography and phonology: ERP correlates of masked priming effects in Spanish. Psychophysiology. 46 (5), 1113-1122 (2009).
- Pattamadilok, C., et al. Automaticity of phonological and semantic processing during visual word recognition. Neuroimage. 149, 244-255 (2017).
- Harm, M. W., Seidenberg, M. S. Computing the meanings of words in reading: Cooperative division of labor between visual and phonological processes. Psychological Review. 111 (3), 662-720 (2004).
- Brown, M. S., Roberts, M. A., Besner, D. Semantic processing in visual word recognition: Activation blocking and domain specificity. Psychonomic Bulletin & Review. 8 (4), 778-784 (2001).
- Devlin, J. T., Matthews, P. M., Rushworth, M. F. S. Semantic processing in the left inferior prefrontal cortex: A combined functional magnetic resonance imaging and transcranial magnetic stimulation study. Journal of Cognitive Neuroscience. 15 (1), 71-84 (2003).
- Rodd, J. M. When do leotards get their spots? Semantic activation of lexical neighbors in visual word recognition. Psychonomic Bulletin & Review. 11 (3), 434-439 (2004).
- Frost, R. Toward a strong phonological theory of visual word recognition: True issues and false trails. Psychological Bulletin. 123 (1), 71-99 (1998).
- Yu, L., Reichle, E. D. Chinese versus English: Insights on cognition during reading. Trends in Cognitive Sciences. 21 (10), 721-724 (2017).
- Tan, L. H., Perfetti, C. A. Phonological activation in visual identification of Chinese two-character words. Journal of Experimental Psychology: Learning, Memory, and Cognition. 25 (2), 382 (1999).
- Liu, Y., Perfetti, C. A., Hart, L. ERP evidence for the time course of graphic, phonological, and semantic information in Chinese meaning and pronunciation decisions. Journal of Experimental Psychology: Learning, Memory, and Cognition. 29 (6), 1231 (2003).
- Ren, G. -Q., Liu, Y., Han, Y. -C. Phonological activation in chinese reading: an event-related potential study using low-resolution electromagnetic tomography. Neuroscience. 164 (4), 1623-1631 (2009).
- Wang, K., Mecklinger, A., Hofmann, J., Weng, X. From orthography to meaning: an electrophysiological investigation of the role of phonology in accessing meaning of Chinese single-character words. Neuroscience. 165 (1), 101-106 (2010).
- Wong, A. -K., Wu, Y., Chen, H. -C. Limited role of phonology in reading Chinese two-character compounds: Evidence from an ERP study. Neuroscience. 256, 342-351 (2014).
- Meng, X., Jian, J., Shu, H., Tian, X., Zhou, X. ERP correlates of the development of orthographical and phonological processing during Chinese sentence reading. Brain research. 1219, 91-102 (2008).
- Liu, B., Jin, Z., Qing, Z., Wang, Z. The processing of phonological, orthographical, and lexical information of Chinese characters in sentence contexts: an ERP study. Brain research. 1372, 81-91 (2011).
- Leminen, A., Smolka, E., Dunabeitia, J. A., Pliatsikas, C. Morphological processing in the brain: The good (inflection), the bad (derivation) and the ugly (compounding). Cortex. 116, 4-44 (2019).
- Pylkkänen, L. The neural basis of combinatory syntax and semantics. Science. 366 (6461), 62-66 (2019).
- Halgren, E., et al. N400-like magnetoencephalography responses modulated by semantic context, word frequency, and lexical class in sentences. Neuroimage. 17 (3), 1101-1116 (2002).
- Huang, Y., Jiang, M., Guo, Q., Wang, Y., Yang, F. -P. G. Dissociation of the confounding influences of expectancy and integrative difficulty residing in anomalous sentences in event-related potential studies. Journal of Visualized Experiments. (147), e59436 (2019).
- Wang, Y., Jiang, M., Huang, Y., Qiu, P. An ERP study on the role of phonological processing in reading two-character compound chinese words of high and low frequency. Frontiers in Psychology. 12, 637238 (2021).
- Carreiras, M., Vergara, M., Barber, H. Early event-related potential effects of syllabic processing during visual word recognition. Journal of Cognitive Neuroscience. 17 (11), 1803-1817 (2005).
- Hauk, O., Davis, M. H., Ford, M., Pulvermuller, F., Marslen-Wilson, W. D. The time course of visual word recognition as revealed by linear regression analysis of ERP data. Neuroimage. 30 (4), 1383-1400 (2006).
