Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Behavior

Interaksjon mellom fonologiske og semantiske prosesser i Visuell Word-gjenkjenning ved hjelp av elektrofysiologi

Published: June 29, 2021 doi: 10.3791/62673

Summary

Vi presenterer en protokoll for å utforske den relative aktiveringssekvensen av fonologi og semantikk i visuell ordgjenkjenning. Resultatene viser at i samsvar med interaktive kontoer kan semantiske og fonologiske representasjoner behandles interaktivt, og språklige representasjoner på høyere nivå kan påvirke tidlig behandling.

Abstract

Kontroverser har alltid eksistert i forskning knyttet til leseferdigheter; om trykte ord oppfattes på en feedforward måte basert på ortografisk informasjon, hvoretter andre representasjoner, for eksempel fonologi og semantikk, aktiveres, eller om disse er fullt interaktiv og høynivå semantisk informasjon påvirker tidlig behandling. Et interferensparadigme ble implementert i den presenterte protokollen for falske og semantiske vurderingsoppgaver som benyttet de samme foregående målparene for å utforske den relative rekkefølgen av fonologiske og semantiske aktivering. De høy- og lavfrekvente målordene ble innledet med tre betingelser: semantisk relatert, fonologisk relatert (homofoner) eller ikke-relatert. Resultatene viste at den induserte P200-komponenten av lavfrekvente ordpar var betydelig større enn høyfrekvente ord i både semantiske og fonologiske oppgaver. I tillegg forårsaket både homofonene i den semantiske oppgaven og de semantisk relaterte parene i den fonologiske oppgaven reduksjon i N400 sammenlignet med kontrollbetingelsen, ordfrekvens uavhengig. Det er verdt å merke seg at for de lavfrekvente parene i den fonologiske vurderingsoppgaven var P200 utgitt av de semantisk relaterte ordparene betydelig større enn det i kontrolltilstanden. Samlet sett ble semantisk behandling i fomologiske oppgaver og fonologiske prosessering i semantiske oppgaver funnet i både høy- og lavfrekvente ord, noe som tyder på at samspillet mellom semantikk og fonologi kan fungere på en oppgaveuavhengig måte. Det bestemte tidspunktet denne samhandlingen fant sted, kan imidlertid ha blitt påvirket av oppgaven og frekvensen.

Introduction

Det kritiske problemet i en hvilken som helst ordgjenkjenningsmodell er å forstå fonologiens rolle i prosessen med semantisk tilgang1. For alfabetiske språk ser mange studier konsekvent fonologi som en viktig rolle i semantisk tilgang, inkludert engelsk2,3,4, hebraisk5, fransk6og spansk7. Med andre ord innebærer skriftlig ordgjenkjenning ikke bare ortografisk, men også fonologisk og semantisk behandling. Denne observasjonen i den interaktive connectionist-modellen forklares av utvidelser aktivert i hele nettverket, hvor ortografi er forbundet med fonologiske og semantiske representasjoner gjennom vektede tilkoblinger8. Denne spredningen av aktivering gir kjernemekanismen for den visuelle ordgjenkjenningsmodellen, som antar at fomologiske og semantiske representasjoner automatisk aktiveres som svar på ortografisk inndata9.

Imidlertid er nåværende empiriske bevis som støtter hypotesen om interaktiv automatisering fortsatt kontroversiell. Noen studier hevder at aktivering av fonologiske og semantiske representasjoner kan justeres eller forhindres av oppgavekrav eller oppmerksomhet, noe som innebærer en viss ovenfra-og-ned-innflytelse på høynivåprosessene involvert i ordoppfatning10,11. Den nevnte beskrivelsen har imidlertid blitt stilt spørsmål ved mange funn som rapporterer fonologiske og semantiske effekter i visuell ordgjenkjenning selv om disse representasjonene er helt irrelevante for oppgaven eller ikke kan nås direkte12, og dermed støtter oppfatningen om at semantikk og fonologi kan nås automatisk og med tvang under leseprosessen13. . Derfor er det usikkerhet om den fonologiske og semantiske aktiveringen i visuell ordgjenkjenning avhenger av den spesifikke oppgaven eller om den oppstår med tvang og automatisk på en oppgaveuavhengig måte.

Svaret på nevnte spørsmål er vanskelig for kinesiske lesere. Sammenlignet med engelsk er kinesisk et logografisk skript med tegn som representerer morphemes i stedet for fonemer14. For tiden er fonologiens rolle for semantisk tilgang til kinesiske ord fortsatt kontroversiell. Noen studier har hevdet at fonologi spiller en viktig rolle i semantisk tilgang til kinesiske ord15,16,17. Andre har imidlertid hatt motsatt syn18,19. Etter å ha evaluert den nevnte forskningen for kinesisk fonologisk behandling, fant vi ut at det eksperimentelle paradigmet og spesifikke forskningsmetoder er forskjellige. I det hele tatt ble det hovedsakelig delt inn i to paradigmer: ord priming15,18,19 og brudd paradigme i setningen17,20,21. Målordet er vanligvis innebygd på slutten av setningen i bruddparadigmet22. Når det gjelder språkmekanisme, er en kort to-ords setning en mer håndterlig enhet enn en fullstendig setning som er vanskelig å behandle23. I tillegg kan variabler som er vanskelige å kontrollere i en setning, for eksempel syntaks, kontekst eller andre faktorer, føre til forskjellige konklusjoner24. Ordet priming paradigme er en metode som vanligvis brukes til å utforske ordgjenkjenningsmodeller, enten på alfabetiske språk eller kinesisk. Oppgaven med dette paradigmet er å bedømme om målordet foran primene er et ekte ord eller pseudoord; Det vilt at dette paradigmet vanligvis bare inneholder en leksikalsk oppgave. En enkelt leksikalsk beslutningsoppgave er imidlertid kanskje ikke det beste valget for å løse problemet med om aktivering av fonologi og semantikk avhenger av oppgaven. Derfor kan to forskjellige oppgaver være mer egnet for å utforske dette spørsmålet.

Derfor hadde denne forskningen som mål å utforske fonologiens rolle i kinesisk ordgjenkjenning og samtidig forsøke å avgjøre om aktiveringen av fonologi og semantikk er i oppgaveuavhengig. Vår forskning inkluderer to oppgaver ved hjelp av interferensparadigmet: semantisk dømmekraft og fonologisk dømmekraft. Så vidt vi vet, er dette den første hendelsesrelaterte potensielle studien (ERP) av kinesisk to-tegns sammensatt anerkjennelse ved hjelp av dette interferensparadigmet, og denne metoden vises sjelden i studier av alfabetiske språk. Spesielt i den semantiske domsoppgaven må deltakerne bedømme om målordet og dets presedens er semantisk relatert, mens de i den fonologiske oppgaven må bedømme om de sammenkoblede ordene har samme uttale.

Førstnevnte er en semantisk matchende oppgave som ikke krever a priori fonologisk behandling, og sistnevnte er en fonologiske vurderingsoppgave som ikke krever en tidligere semantisk behandling. Derfor sammenlignet vi homofonpar og ikke-relaterte kontrollgrupper i den semantiske vurderingsoppgaven for å avdekke om og hvordan fonologi påvirker semantisk behandling. På samme måte sammenlignet vi semantisk relaterte ordpar med ikke-relaterte kontrollforhold i den fonologiske vurderingsoppgaven for å avdekke om og hvordan semantikk påvirker fonologiske prosessering. I tillegg ble det nevnte problemet verifisert i høy- og lavfrekvente ord. Dermed kan denne komplementære semantiske og fonologiske vurderingsoppgaven ikke bare avsløre betydningen av fonologiske prosessering i kinesisk tekstgjenkjenning, men også avsløre om og hvordan fonologi og semantikk samhandler.

Hvis fonologien og semantiske prosesser er tidlige, automatiske og interaktive, bør effekten av fonologiske og semantiske aktivering observeres i responstiden til de to oppgavene. For ERP utløser fomologiske og semantiske prosesser to forskjellige elektrofysiologiske markører2,7. I tillegg bør deres tidskurs og deres romlige distribusjoner være forskjellige. En tidlig positiv komponent (P200) bør gjenspeile fonologiske prosessering, og den typiske semantiske behandlingsmarkøren N400 bør også identifiseres20,21. Vi antok at både de fonologiske beslektede parene i den semantiske oppgaven og de semantisk-relaterte parene i den fonologiske oppgaven ville føre til en betydelig nedgang i N400, noe som ville ha indikert at fonologiske prosessering kan føre til en viss grad av aktivering på leksikalsk-semantiske nivåer. I tillegg overvåket vi om P200, som karakteriserer fonologisk behandling, dukket opp i den semantiske vurderingsoppgaven eller den fonologiske vurderingsoppgaven. I den fonologiske vurderingsoppgaven utløser semantisk-relaterte forhold P200, som kan ses på som bevis på tidlig påvirkning av semantikk på fonologiske prosessering.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Protokollen som ble brukt for denne studien ble godkjent av Institutional Review Board ved Tsinghua University.

1. Stimuli konstruksjon og presentasjon

  1. Stimuli konstruksjon
    1. Stimuli-forberedelse: Forbered målord som inneholder omtrent 140 kinesiske totegnsforbindelser, hvorav lav- og høyfrekvente ord står for halvparten. Sett tre analoger foran hvert mål: et falskt identisk ord (homonymisk ord), et ord med relatert mening og et irrelevant kontrollord.
      1. Kontroller at det alltid innledes høyfrekvente mål med høyfrekvente antecedents, og at det alltid innledes lavfrekvente overordnede mål, enten det er i relaterte forhold eller ikke-relaterte kontrollgrupper. I tillegg må du kontrollere at de foregående målparene er like i antall slag og frekvens.
        MERK: Alle ordene for denne studien ble valgt ut fra Modern Chinese Frequency Dictionary (Xiandai Hanyu Pinlu Cidian). Hyppigheten av lavfrekvente ord var mindre enn åtte ganger per million, og frekvensen av høyfrekvente ord oversteg 800 ganger per million.
    2. Stimuli vurdering: Rekruttere en egen gruppe på ca 30 studenter for å evaluere graden av semantisk relevans mellom ordpar på en syv-punkts skala, hvor 1 gjenspeiler den laveste korrelasjonen og 7 gjenspeiler den høyeste korrelasjonen.
    3. Endelig stimulansbestemmelse: Slett upassende ordpar, for eksempel ordpar med lavere poengsummer i semantisk relaterte forhold og ordpar med høyere poengsummer i homofon og irrelevante tilstandspoeng.
      1. Beregn de respektive gjennomsnittlige poengsummene for høy- og lavfrekvent semantisk-relaterte ordpar og sørg for at det ikke er noen signifikant forskjell mellom de to.
      2. I tillegg må du sørge for at poengsummene til homofonpar og ikke-relaterte par ikke er signifikant forskjellige ved både høy og lav frekvens. Til slutt bestemmer du det endelige eksperimentelle stimulusmaterialet (se Tabellmaterialer).
        MERK: For de semantisk-relaterte verdiene til de semantisk-relaterte parene i dette eksperimentet var de endelige gjennomsnittsverdiene henholdsvis 5,62 og 5,73 for høyfrekvente og lavfrekvente par, og det var ingen signifikant forskjell mellom de to (p > .1). I tillegg var den semantiske slektskapen mellom homofoniske og ikke-relaterte par signifikant forskjellig (p > .1).
  2. Stimuli presentasjon
    1. Bygg et program for å vise oppgaven til fagene og fylle ut de nevnte materialene (programmet kan skrives i E-prime eller andre programmeringsspråk).
    2. Forsikre deg om at hver kjernestruktur i programmet starter med en skjerm som viser et " + " -tegn som varer i 300 ms, hvoretter det foregående ordet må vises i 140 ms, uten intervall mellom de to.
    3. Deretter angir du en tom skjerm som varer i 360 ms, og deretter angir du målordet, som vises i 500 ms. Til slutt angir du et spørsmålstegn (?) som vil fortsette å vises til deltakeren har bestemt seg for ordparet som nettopp vises og trykket på knappen så raskt og nøyaktig som mulig.
    4. Fortell deltakerne på forhånd at de må bedømme om ordparet er semantisk relatert i den semantiske domsoppgaven og om fonologien er den samme i den fonologiske vurderingsoppgaven.
    5. Oppsett av øvelsesøkt: Konfigurer to øvelsesgrupper til å inkludere henholdsvis semantisk vurdering og falske vurderingsoppgaver, med ikke mindre enn 10 ord par for hver oppgave. Informer deltakerne om at de kan gjenta øvelsene for å sikre at nøyaktigheten i øvelsesøkten er mer enn 70 %.
    6. Formelt eksperimentoppsett: Del hele eksperimentet i 6 blokker, med den semantiske vurderingsoppgaven og den fonologiske vurderingsoppgaven som hver står for halvparten.
      1. Kontroller at det ikke er gjentatte målord i hver blokk, og at antallet påfyllingstyper i hver blokk er det samme. I tillegg kan du sette opp noen få fyllstoffforsøk for å redusere responsavviket forårsaket av det ulikt antall tester som krever positive eller negative reaksjoner.
      2. Tilfeldiggjøre rekkefølgen på elementer i hver blokk og motvekt blokkrekkefølgen blant fagene.
        MERK: Hele eksperimentet kan også deles inn i åtte eller ti eller flere blokker i henhold til antall eksperimentelle materialer som skal utarbeides, noe som minimerer gjentakelsen av målord i hver blokk.

2. Eksperimentforberedelse og elektrofysiologisk opptak

  1. Rekrutter høyrehendte innfødte kinesiske talere med en normal visjon som tidligere kan ha blitt korrigert.
    1. Utelukke deltakere med nevrologiske eller psykiatriske sykdommer.
    2. Sørg for at det er et balansert antall kvinnelige og mannlige deltakere i ønsket aldersgruppe (18-28 år).
    3. Forsikre deg om at deltakerne ikke har noen historie med å perming eller farge håret de siste to månedene.
    4. Informer deltakerne om at de må ha tilstrekkelig søvn og hviletid før eksperimentet25.
    5. Når du deltar i eksperimentet, må du sørge for at deltakerne er i en sunn tilstand på tidspunktet for gjennomføringen av eksperimentet.
  2. Når en deltaker ankommer laboratoriet, introduserer du eksperimentelt utstyr, oppgaver og tidskostnader. Forklar kravene (for eksempel ikke å være søvnig, bevege seg og blinke) for å hjelpe dem med å forstå hele prosessen og eliminere unødvendige bekymringer.
  3. Hvis deltakeren ikke har andre spørsmål om eksperimentet, kan du be dem om å fylle ut Edinburgh Handedness Query Form, som brukes til å bekrefte at alle deltakerne har de samme høyrehendte vanene.
  4. Gi det informerte samtykkeskjemaet til deltakerne og be dem om å lese og signere nøye. Hvis deltakerne har spørsmål om innholdet i samtykkeskjemaet, må du gi dem de nødvendige forklaringene.
  5. Be deltakeren om å rengjøre hodebunnen riktig og tørke håret i laboratoriet. Mens du venter på deltakere, vennligst forbered alle eksperimentelle materialer.
    MERK: Elektroencefalogramsignalet (EEG) forsterkes ved hjelp av et forsterkersystem med en båndpass på 0,01 til 100 Hz og kontinuerlig prøve ved 500 Hz.
  6. Be deltakerne sitte komfortabelt på en stol i kammeret der eksperimentet skal gjennomføres. Instruerte dem om ikke å flytte stolen.
  7. Bruk bomullspinne og ansiktsskrubb for å rense huden under deltakerens venstre øye (for den vertikale elektro-oculografiske elektroden), nær det ytre kanthus av høyre øye (for horisontal elektro-oculographic), og rundt høyre og venstre mastoid bein (for Tp9 og Tp10, som vil bli brukt som nye offline referanser).
    MERK: Fordelingen av elektroder kan variere avhengig av hettene som brukes.
  8. Plasser den elastiske hetten på deltakerens hode og sørg for at Cz-elektroden er i midten av toppen av hodet. Fest elektrodehettestroppen under haken med forsiktighet for å sikre at den ikke er for stram eller for løs.
  9. Kontroller at hetten og forsterkeren er koblet til opptakssystemet. Deretter bytter du innspillingsprogramvaren til impedansovervåkingsgrensesnittet.
  10. Påse at impedansen til alle elektroder ikke overstiger 5 kΩ eller 10 kΩ, fra referansen (Ref) og bakken (Gnd) elektroder.
  11. Før sprøyten fylt med ledende gel gjennom det lille hullet i en elektrode til hodebunnen, og skyv deretter stempelet for å injisere en liten mengde ledende gel i hodebunnen mens du er forsiktig så du ikke forårsaker overløp. Samtidig overvåker du skjermsystemet som viser impedansen i sanntid til impedansen faller til terskelen.
  12. Når Ref- og Gnd-elektrodene er forberedt, reduserer du impedansen til de andre elektrodene på samme måte. Behandle impedansreduksjonen av okulær elektrisitet nøye.
    1. Tape de små hullene på den ene siden av de to elektro-oculografiske elektrodene for å forhindre at den injiserte ledende gelen lekker. Fest dem til bunnen av venstre øye og ytre kanthus i høyre øye med tape.
  13. Etter at alle elektrodene er forberedt, instruerer deltakerne om å være klare for eksperimentet. Be deltakerne om å slappe av og unngå overdreven øyeblinking og kroppsbevegelse under eksperimentet.
  14. Presentere stimulansen via stimulusdemonstrasjonsprogrammet og la deltakerne øve i praksisdelen.
    MERK: Etter øvelsesøkten kan deltakerne stille spørsmål hvis de er i tvil eller spørsmål om hvordan de skal gå frem.
  15. Start det formelle eksperimentet og registrer EEG-informasjonen. Overvåk innspillingssystemet under opptak. Hvis en elektrode er løs eller motstanden overskrider terskelen, påfyll elektroden når deltakeren hviler.
    MERK: Deltakerne kan hvile i 4-10 minutter etter hver blokk.
  16. Når eksperimentet er fullført, lagrer du EEG-signalet og slår av utstyret, for eksempel opptakssystemet og forsterkeren. Ta deretter av deltakerens hette og be deltakeren om å vaske av den ledende gelen fra hår og hud. Til slutt belønner du deltakerne og takker dem for samarbeidet.

3. EEG-forbehandling

  1. Bruk halvautomatisk okulær korreksjon med uavhengig komponentanalyse.
  2. Beregn ERP-ene fra 100 ms til 600 ms etter begynnelsen av målordet (100 ms pre-target baseline).
  3. Sett EEG-båndpassfiltrert frakoblet fra 0,05 til 30 Hz (nullfaseskiftmodus, 24 dB/okt).
  4. Kast epoker som overstiger ±80 μV ved artefaktavvisning og eliminere forsøkene på feilaktige svar.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Denne protokollen ble brukt i en nylig studie for å undersøke fonologiens rolle i kinesisk to-tegns sammensatt anerkjennelse og for å utlede ordgjenkjenningsmodellen26. Alle stimuli som ble brukt i denne studien ble fullstendig avslørt26. Tre tidsvinduer ble valgt på grunnlag av global feltmakt (GFP): på 100-150 ms, 160-280 ms og 300- 500 ms for N1-, P200- og N400-komponenter, henholdsvis26. De gjennomsnittlige amplitudene til de to ovennevnte tidsvinduene ble analysert ved gjentatte målanalyse av varians (ANOVA), og frekvens (lav og høy), relasjonstype (fonologisk eller semantisk relatert, eller ikke-relatert), og laterale områder (venstre og høyre halvkule × front-, midt- og bakre regioner = seks områder totalt) eller midtlinjeelektroder (Fz, Cz, Pz), som var de tre innenfor deltakerfaktorene som var involvert. Mer detaljerte resultater og grafer finnes i Wang et al. (2021)26.

ERP-resultater for den semantiske vurderingsoppgaven
Perioden 100-150 ms (N1)
For mellomtoneelektrodene ga ANOVA en hovedeffekt av Frekvens [F(1, 23) = 9,451, P = 0,005, ƞ2p = 0,291], noe som indikerer at høyfrekvente par fremkalte en betydelig mer negativ bølgeform enn lavfrekvent tilstand. ). En lignende signifikant hovedeffekt av Frekvens ble også observert på sidestedene. I tillegg, for høyfrekvente par, ble det også observert en betydelig hovedeffekt av relasjonstype [F(1, 23) = 8.826, P = .007, ƞ2p = .277], som viser at ikke-relaterte par fremkalte en betydelig mer negativ bølgeform enn homofontilstand. En lignende signifikant hovedeffekt av relasjonstype for høyfrekvente par ble også observert på venstre halvkule.

Perioden 160-280ms (P200)
For mellomtoneelektrodene ga ANOVA en hovedeffekt av Frekvens [F(1, 23) = 5,546, P = .027, ƞ2p = .194], noe som indikerer at lavfrekvente par fremkalte en betydelig mer positiv bølgeform enn høyfrekvent tilstand. Ingen andre signifikante effekter eller interaksjoner ble observert i midtlinjeelektrodene. Videre ble hovedeffekten av Frekvens også funnet på laterale steder.

Perioden 300-500ms (N400)
I tidsvinduet på 300-500 ms ANOVA ga en betydelig hovedeffekt av Relasjonstype [F(1, 23) = 27.783, P < .001, ƞ2p = .547] i midtlinjeelektrodene, noe som viste at et mål primet av homofoner fremkalte betydelig mindre negativ amplitude enn den ikke-relaterte tilstanden (se figur 1). En lignende signifikant hovedeffekt av relasjonstype ble observert på sidesteder.

Figure 1
Figur 1: Store, gjennomsnittlige hendelsesrelaterte potensialer som svar på målord, fra representative elektroder (Fz, Cz, Pz), for homofoniske og kontrollpar i den semantiske oppgaven. Denne figuren, hentet fra Wang et al. (2021)26, viser at homofonpar i den semantiske domsoppgaven ga ut mindre N400-komponenter enn irrelevante forhold uavhengig av høye og lave frekvenser. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

ERP-resultater for Homophone-domsoppgaven
Perioden 100-150 ms (N1)
Det ble ikke funnet noen signifikant effekt eller interaksjon i midtlinjeelektrodene eller sidestedene.

Perioden 160-280ms (P200)
Ingen signifikant hovedeffekt for relasjonstype eller frekvens (ps > .1) ble observert ved de fremre frontelektrodene. Det ble imidlertid funnet en signifikant interaktiv effekt mellom Frekvens og Relasjonstype [F(1, 23) = 7,951, P = 0,010, ƞ2p = 0,257]. Videre analyse fant at påvirkningen av relasjonstype bare var signifikant under lavfrekvente forhold ved de fremre frontelektrodene (FPz: P =.055; FP1: P =.027; FP2: P =.004; AF3: P =.060; AF4: P =.021; AF8: P =.009), som indikerer at ERP-signalet i P200-tidsvinduet var betydelig mer positivt under semantisk relaterte forhold enn under urelaterte forhold (se figur 2).

I tillegg viste analysene at effekten av Frekvens var signifikant i to regioner (venstre sentral: F(1, 23) = 4.506, P = .045, ƞ2p = .164 og venstre bakre: F(1, 23) = 10.470, P = .0 .004, ƞ2p = .313).

Figure 2
Figur 2: Store, gjennomsnittlige hendelsesrelaterte potensialer som svar på målord fra seks fremre frontelektroder (Fpz, Fp1, Fp2, AF3, AF4, AF8) for semantisk relaterte og kontrollpar med lav frekvens i homofonoppgaven. Denne figuren, hentet fra Wang et al. (2021)26, viser at i den fonologiske vurderingsoppgaven ga lavfrekvente semantiske relaterte ord ut en mer positiv P200-komponent enn ikke-relaterte ord. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Perioden 300-500ms (N400)
I N400-tidsvinduet ble det funnet en betydelig hovedeffekt av Relasjonstype [F(1, 23) = 9,082, P = 0,006, ƞ2p = 0,283] i mellomtoneelektrodene, noe som indikerer at målet primet av semantisk relaterte ord ga ut en betydelig mindre negativ amplitude enn ikke-relaterte primtall (se figur 3). I tillegg ble det observert en betydelig hovedeffekt av relasjonstype på sidestedene.

Figure 3
Figur 3: Store, gjennomsnittlige hendelsesrelaterte potensialer som svar på målord, fra representative elektroder (Fz, Cz, Pz), for semantisk relaterte og kontrollpar i homofonoppgaven. Denne figuren, hentet fra Wang et al. (2021)26, viser at semantisk relaterte par i den fonologiske vurderingsoppgaven ga ut mindre N400-komponenter enn irrelevante forhold uavhengig av høye og lave frekvenser. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Eksperimentelle resultater og betydning:
Hensikten med denne protokollen var å utlede følgende: 1) om ordet gjenkjenningsmodell er en feedforward-modell eller en interaktiv modell og 2) samspillet mellom de fonologiske og semantiske mønstrene i kinesisk to-tegns sammensatt anerkjennelse av høy og lav frekvens under forskjellige oppgaver. Et interferensparadigme av fonologisk og semantisk matchende oppgave ved hjelp av ERP-teknikken ble vedtatt. ERP-svarene foran homofoner og ikke-relaterte ord til mål ble sammenlignet i semantiske vurderingsoppgaver som ikke krevde en priori fonologisk behandling for å avsløre når og om fonologi påvirker semantisk behandling. På samme måte, for fonologiske vurderingsoppgaver som ikke krevde a priori semantisk behandling, ble ERP-responsene til målord utløst av semantiske og ikke-relaterte ord sammenlignet med å avsløre om og semantikk forstyrrer fonologiske prosessering. Deretter, i henhold til ventetiden til de relevante ERP-komponentene, ble det relative tidsforløpet for semantisk og fonologiske prosessering sammenlignet, og påvirkningen av ordfrekvens på slike behandlingsmønstre ble kontrollert.

Våre resultater viste at målet primet av semantisk relaterte presedenser i den fonologiske oppgaven og målene primet av homofoner i den semantiske domsoppgaven begge utløste en betydelig mindre negativ N400-komponent enn de ikke-relaterte foregående, uavhengig av ordfrekvens. For høyfrekvente ord foreslo dataene derfor at semantisk aktivering skjer tidligere eller i det minste senest ikke senere enn fonologiske prosessering under anerkjennelsen av kinesiske totegnsforbindelser i forskjellige oppgaver. I tillegg var den induserte P200-komponenten av lavfrekvente ordpar betydelig mer positiv enn for høyfrekvente ordpar i både semantiske og fonologiske oppgaver. Andre studier har også konkludert med at tidlige ERP-komponenter kan være følsomme for ordfrekvens27,28. De tidligste N1- og P200-effektene kan også i det minste delvis skyldes semantisk behandling av det forrige ordet. For lavfrekvente ord i den fonologiske vurderingsoppgaven ble det imidlertid funnet at de semantisk relaterte parene ga ut en betydelig større P200 enn kontrolltilstanden. Derimot ble det funnet at P200 utløst av lavfrekvente semantisk relaterte ordpar var betydelig mer positive enn lavfrekvente kontrollforhold i fonologiske vurderingsoppgaver. Dette resultatet ser ikke ut til å være vanskelig å forklare for lavfrekvente ord, da fonologisk aktivering forventes i fonologiske vurderingsoppgaver, men den åpenbare P200-komponenten ble utløst av semantiske presedenser, som igjen styrket hypotesen om at semantisk behandling kanskje ikke forekommer senere enn fonologiske prosessering.

Samhandlingen ovenfor mellom semantikk og fonologi bekreftet samhandlingsmodellen for ordgjenkjenning som foreslo at systemet kunne være fullt interaktivt, med informasjon på lavt nivå som flyter fra bunn til topp til hele leksikalsk informasjon og informasjon på høyt nivå som flyter fra topp til bunn for å danne tidlig visuell tekstbehandling1. I tillegg bekreftet P200 forårsaket av frekvenseffekter i de to oppgavene også spekulasjonene om at språklig informasjon på høyere nivå allerede kan utøve sin innflytelse under tidlig behandling. Legg merke til at interaksjonene som finnes i de to oppgavene, uavhengig av høy- og lavfrekvente forhold, støttet automatisk og muligens obligatorisk tilgang til fonologi og mening under lesing. Det spesifikke tidspunktet da denne samhandlingen fant sted, kan imidlertid ha blitt påvirket av aktiviteten og frekvensen. For lavfrekvente ord ble det for eksempel funnet at samspillet skjedde i P200-tidsvinduet i den fonologiske oppgaven mens i N400-tidsvinduet i den semantiske vurderingsoppgaven. Likevel, for høyfrekvente ord, ble samspillet observert i N400-tidsvinduet for både semantiske eller fonologiske oppgaver. Avslutningsvis antyder de nåværende funnene automatisk interaksjon av semantikk og fonologi på en oppgaveuavhengig måte mens man vurderer at interaktiv tid og modus kan påvirkes av oppgaver, frekvens, etc.

Effektiviteten av metoden
Generelt kan dette interferensparadigmet mer omfattende utforske interaksjonsmodusene for fomoologisk og semantisk behandling. Våre eksperimenter inkluderte fonologiske matchende oppgaver som ikke krever tidligere semantisk behandling og semantiske matchende oppgaver som ikke krever tidligere fonologiske prosessering. På denne måten kan semantikkens påvirkning på fonologiske prosessering eller påvirkning av fonologi på semantisk behandling observeres tydeligere. Videre, ettersom fonologien eller semantikken til presedensene og målordet må sammenlignes i begge oppgavene, aktiveres fonologien eller semantikken med tvang i de to oppgavene. Derfor, hvis det oppstår noen interferenseffekt, vil det være mer åpenbart. Den vanlige metoden for å utforske ordgjenkjenning er en leksikalsk beslutningsoppgave som inkluderer grunnforhold. Spesielt trenger det bare å bedømme om målordet er et ekte ord eller et pseudoord. For det første kan den semantiske aktiveringen av leksikalske beslutningsoppgaver ikke være sterk nok, og for det andre kan en enkelt vurderingsoppgave ikke utforske samhandlingsmodusen under forskjellige oppgaver. Derfor kan interferensparadigmet til de to oppgavene være mer egnet for å utforske ordgjenkjenningsmodellen. For de to distinkte oppgavene i interferensparadigmet må man sterkt aktivere semantisk behandling, og den andre må sterkt aktivere fonologiske prosessering, noe som bidrar mer til å undersøke om samspillet mellom fonologi og semantikk er oppgaveuavhengig og hvordan man samhandler under forskjellige oppgaver.

Fremtidige anvendelser av teknikken
Den nåværende protokollen var den første som brukte interferensparadigmet til å utforske den semantiske tilgangen til kinesisk totegnsforbindelse av høy- og lavfrekvens. For tiden vises to-oppgave interferensparadigmet sjelden i studier av ordgjenkjenning på alfabetiske språk. Derfor kan denne metoden gi en ny mulighet for forskjellige språk som kjennetegner ulike relasjoner mellom ortografi, fonologi og semantikk for å utforske ordgjenkjenningsmodeller.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Det er ingen konkurrerende økonomiske interesser.

Acknowledgments

Dette arbeidet ble støttet av Major Program of the 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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. 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).
  2. Grainger, J., Kiyonaga, K., Holcomb, P. J. The time course of orthographic and phonological code activation. Psychological Science. 17 (12), 1021-1026 (2006).
  3. Ashby, J. Phonology is fundamental in skilled reading: Evidence from ERPs. Psychonomic Bulletin Review. 17 (1), 95-100 (2010).
  4. 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).
  5. 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).
  6. 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).
  7. 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).
  8. Pattamadilok, C., et al. Automaticity of phonological and semantic processing during visual word recognition. Neuroimage. 149, 244-255 (2017).
  9. 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).
  10. 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).
  11. 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).
  12. 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).
  13. Frost, R. Toward a strong phonological theory of visual word recognition: True issues and false trails. Psychological Bulletin. 123 (1), 71-99 (1998).
  14. Yu, L., Reichle, E. D. Chinese versus English: Insights on cognition during reading. Trends in Cognitive Sciences. 21 (10), 721-724 (2017).
  15. 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).
  16. 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).
  17. 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).
  18. 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).
  19. 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).
  20. 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).
  21. 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).
  22. 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).
  23. Pylkkänen, L. The neural basis of combinatory syntax and semantics. Science. 366 (6461), 62-66 (2019).
  24. 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).
  25. 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).
  26. 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).
  27. 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).
  28. 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).

Tags

Oppførsel utgave 172
Interaksjon mellom fonologiske og semantiske prosesser i Visuell Word-gjenkjenning ved hjelp av elektrofysiologi
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Wang, Y., Jiang, M., Xu, X., Huang,More

Wang, Y., Jiang, M., Xu, X., Huang, Y. Interaction between Phonological and Semantic Processes in Visual Word Recognition using Electrophysiology. J. Vis. Exp. (172), e62673, doi:10.3791/62673 (2021).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter