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语言: 在语义错位 N400

Overview

资料来源: 实验室的莎拉 I.吉伯尔和乔纳斯 · 卡普兰 — — 南加利福尼亚大学

理解语言是人类有能力的最复杂的认知任务之一。当结合个别单词到句子的形式意义,给出数量惊人的可能的选择,至关重要的大脑是能够识别单词形成连贯的组合和时出现异常,破坏了意义。广泛的研究表明,某些头皮记录的电气事件敏感到这种期望中的偏差。重要的是,这些电气签名的不协调是具体到意外的意思,,因此不同于大脑的一般响应其他类型的异常。

通过目前对句子的语义一致和不一致两端的范式使用实验考察了神经生理学相关的语义错位。最初是在 1980 年,语义错位任务提出了参与者与一系列句子此与字一致或不一致。若要测试的反应是从语义不一致和不更一般由于惊喜,一些句子包括词给出了在不同的大小。1一个句子的语义不一致终结有已经显示出特定电的事件是在头皮事件相关电位 (ERPs) 被称为可刻录。ERP 是从某一特定的感觉、 认知、 或运动事件造成的测量的大脑反应。事件相关电位测量使用脑电图 (EEG),评估疾病患者和正常人的脑功能的无创性手段。在头皮上,称为 N400,发现特定的 ERP 组件显示更大振幅响应语义不一致的事件。N400 是大约 250 和 400 毫秒后刺激发病之间发生的 EEG 信号中的负向偏转。一般情况下,早期电位反映感官电机处理,而后来潜能像 N400 反映认知加工。

在本视频中,我们展示如何管理使用脑电图的语义错位任务。视频将覆盖的设置和管理的脑电图,和事件相关电位分析有关的语义错位控制和目标刺激。在此任务中,参与者设置了脑电图电极,然后大脑活动录得,而他们查看控制语句和语义不一致的句子。脑电图过程是相似的哈比比et al.,1和任务仿照 Kutas 和威尔森。2当 ERPs 的平均值的一致和不协调的句子,每个事件的神经相关可对比在选定的时间窗口。

Procedure

1.参与者招聘

  1. 招聘 20 名参与者的实验。
  2. 请确保与会者被充分告知的研究程序,并签署了所有适当的同意书。

2.数据收集

Figure 2
图 1: 电极放置。脸上电极来检测 EOG 工件和记录乳突运动 (A) 的位置。从眉毛略低于后脑勺撞之间直接测量图。上面中眼睛标记,测量这种测量的 10%,这是 FPZ 电极帽的放置 (B)。

  1. 脑电图制备 (注意: 这些步骤都是用 Neuroscan 4.3 系统与 Synamps 2 放大器和 64 通道快速帽.)
    1. 脑电研究的参与者不应有任何头发产品 (例如,凝胶,鼠标或许可在护发素) 在他们的头发之前,他们的参与。
    2. 2-4,10 毫升注射器填充导电电极-凝胶 (快速凝胶)。它被建议使用它释放气泡之前搅拌凝胶。
    3. 刷头发和头皮彻底 (约 5 分钟)。
    4. 用酒精和棉花纱布的清洁头。此外清洁皮肤电极放置: (每个耳朵),后面的两个乳突低于和高于左眼威沃 (垂直电-眼) 和远边的每只眼睛 HEO (卧式电-眼;图 1,左)。
    5. 使用双面粘合的圆盘,安放电极。
    6. 测量从前面 (之间的眉毛,中旬眼) 直接前往 (下面的头在后面碰撞) 问题。这个距离将确定帽 (小、 中或大) 的大小。要盖,马克的额头上测量距离的 10%,确保中期正面电极 (FPz) 放在这上面标记点。
    7. 将脸电极连接到他们各自的绳索上的帽子。
    8. 开始用凝胶填充电极,使用钝针尖端刮头发一边下电极,电极是头皮直接接触。还要小心不要弄伤皮肤。
      1. 有点举起电极使它容易插入这种凝胶。在大多数情况下,将电极下方的头发。移动它的出路将允许更好的阻抗。
    9. 把参与者拿到隔音的房间插在帽和个别电极。
    10. 检查头皮电极连接,以保持其下 10 k ω 的阻抗。如果阻抗很高时确保电极具有导电凝胶和接触头皮。
      1. 阻抗是倾向阻碍交变电流的流动。高阻抗可能会增加数据中的噪声,并在研究开始前应该最小化。
      2. 在大多数情况下,头发是电极的方式。移动它的出路应该得到更好的阻抗。
    11. 一旦阻抗是可以接受的所有电极脑电图痕迹,无效的噪声,可以开始收集数据。
  2. EEG 数据收集
    1. 准备去做的任务的参与者。
      1. 坐在椅子上 75 厘米从电脑屏幕上,声音和光衰减的房间 (声学和电屏蔽) 中的参与者的地方。
      2. 告诉参与者,他/她将会读到七字的句子,在他们面前的屏幕上一次提出了一个字。他们是为了回答问题的内容的句子在实验结束读每个句子。
        1. 每句七个字分别为 100 毫秒,带每个词之间的 1000 ms interstimulus 间隔显示。
          1. 单词后会出现一次在屏幕在实验过程中尽量减少眼球运动的中心。
        2. 参与者首先看到 10 个实践的句子。
        3. 以随机的顺序,在两个演示文稿的 120 句子显示 240 的刺激。三分之一的句子是正常的句子,最后一个字是语义一致的与句子的其余部分。三分之一的句子是不一致的句子,最后一句话是在语义上与句子的其余部分不一致。三分之一的句子是句子的正常句子最后一个字出现在较大的字体比其余中。
  3. 启动系统,并有脑电图整个演示文稿的功能任务的连续记录。
  4. 脑电信号放大由放大器增益 1024年与带通 0.01-100 Hz。
  5. 将离线消除工件拒绝 (大约 15%的审判) 及试验污染眨眼。

3.数据分析

  1. 脱机使用时,引用数据到平均乳突。
  2. 世纪是纠正使用时代来临之前的经济刺激计划的 200 ms 的基线。
  3. 若要更正为运动伪影,排除与种在任何脑电图电极在平均的信号变化超过 150 µ V 的世纪。
  4. 数字滤波的数据脱机 (通 0.05 20 赫兹)。
  5. 显示的 ERP 平均数从 Pz 记录站点用于时间进程的每个句子 (图 2)。
    1. 顶叶的高峰 (波幅及潜伏期) 从所有的电极,N400 自动获得。

Figure 2
图 2: 语义错位任务的结果。参加者被颁发一个句子,一次一个字。每个单词出现 100 毫秒,紧接着 1 s 一个空白的屏幕。与会者看到一致的句子 (红色),不协调的句子 (蓝色) 和句子哪里最后一个字提出了一种较大的尺寸 (绿色)。只是不协调的句子产生 N400 响应时提出了最后一个字。当最后一个字是一致,但在规模较大时,还有后来 P560 响应。

  1. 统计分析
    1. 绘制 ERP 平均值从顶叶 Pz 电极为一致,不一致,和偏差的大小条件。
    2. 峰值振幅和延迟,使用 F-检验为每个延迟范围来确定是否存在目标与控制刺激之间的差异。

Results

在哪里与会者认为一致的句子、 不协调的句子和句子最后一句话提出了一种以较大尺寸的语义错位任务,期间就有反应负向 N400 只为不相称的句子 (图 2,蓝色)。惊讶的元素 (大最后一句话) 不是语义上不协调的句子没有显示 N400 的响应,但并未显示增加的 P560 反应 (图 2,红色)。N400 反应后的这句话最后一个字演示文稿开始约 250 毫秒和刺激发病后达到顶峰约 400 毫秒。

这些结果表明电活动在大脑中,和特别是在顶叶,注册时语义上不调和的词作为句子的一部分。此电事件反映了识别中断正在进行句子的语义上不恰当的词汇加工过程的神经过程。N400 似乎提供了有用的信息,关于时间、 分类和涉及自然语言处理和理解的认知过程的相互作用。

Application and Summary

本研究表明一些 ERP 方法,尤其是,其高的时间分辨率的优点。在此范例中,模拟自然阅读,词刺激非常简单介绍在继承。由于出色的时间分辨率的脑电图,我们也能够单独识别电气对刺激的反应。

作为标记的语义加工,N400 可理解的语言从童年向成年发展的有用工具。此组件的研究表明,即使在 19 个月大的婴儿,当他们听见不匹配他们所看到的图片的言语有语义错位效应。3这演示很早的字给他们适当的上下文匹配机制存在。不过,虽然青少年显示出一致和不一致的语言之间有歧视 N400,此组件的响应配置文件未作为细致入微的为成人;例如,它不是对不同程度的不协调的敏感程度。4这些研究表明此 ERP 组件作为索引的语义加工的敏感性。

Tags

LanguageN400Semantic IncongruityCognitive ProcessesWord ChoicesCoherent CombinationsComprehensionSpoken LanguageWritten LanguageSentence StructureAnticipationUnexpected WordsDisrupted MeaningAnomalous TermSemantic IncongruitiesElectrical SignalsEvent related Potentials ERPsBrain ActivityRetrieval Of DefinitionReprocessing Of WordsElectroencephalography EEGMeasuring ERPs

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0:00

Overview

2:07

Experimental Design

6:24

Running the Experiment

8:23

Representative Results

10:32

Applications

12:58

Summary

此集合中的视频:

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Now Playing

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