전기 생리학을 사용하여 시각 단어 인식에서 음과 및 의미론 프로세스 사이의 상호 작용

요약

우리는 시각적 단어 인식에서 전화학 및 의미 론의 상대적 활성화 시퀀스를 탐구하는 프로토콜을 제시합니다. 결과는 대화형 계정, 의미 론 및 음과 적 표현과 일치하여 대화형으로 처리될 수 있으며, 상위 수준의 언어 표현이 조기 처리에 영향을 줄 수 있음을 보여줍니다.

초록

독서 능력과 관련된 연구에는 항상 논란이 존재했습니다. 인쇄된 단어가 직교 정보를 기반으로 피드포워드 방식으로 인식되는지, 그 후, 전화학 및 의미 론과 같은 다른 표현이 활성화되는지, 또는 이러한 단어가 완전히 상호 작용되고 높은 수준의 의미 체계 정보가 초기 처리에 영향을 미치는지 여부에 대해. 간섭 패러다임은 음과 및 의미론 활성화의 상대적 순서를 탐구하기 위해 동일한 선행 표적 쌍을 활용한 음언 및 의미론 적 판단 작업의 제시 된 프로토콜에서 구현되었다. 고주파 표적 단어는 세 가지 조건으로 선행되었다: semantically 관련, 음극 관련 (homophone), 또는 관련이 없는. 결과는 저주파 단어 쌍의 유도된 P200 성분이 의미 론과 음정 작업 모두에서 고주파 단어보다 훨씬 큰 것으로 나타났다. 또한, 의미론 적 작업에서 의균폰과 음피학적 작업에서 의미적으로 관련된 쌍은 대조군 조건, 워드 주파수 독립적으로 N400의 감소를 일으켰다. 음전학 판단 작업의 저주파 쌍의 경우, 분리관련 단어 쌍에 의해 방출된 P200이 대조군 조건에서보다 훨씬 더 컸다는 점은 주목할 가치가 있습니다. 전반적으로, 의미론 적 작업에서 음과 적 작업 및 음청과 에서 의학적 처리는 의미 체계와 음약 사이의 상호 작용이 작업 독립적 인 방식으로 작동 할 수 있음을 시사, 고주파 단어 모두에서 발견되었다. 그러나 이러한 상호 작용이 발생한 특정 시간은 작업 및 빈도의 영향을 받을 수 있습니다.

서문

단어 인식 모델의 중요한 문제는 의미 론 액세스^1의과정에서 전화학의 역할을 이해하는 것입니다. 알파벳 언어의 경우, 많은 연구는지속적으로 영어^2,3,4,히브리어^5,프랑스어^6,스페인어^7을포함하여 의미론적 액세스에 중요한 역할을하는 것으로 음운학을 본다. 즉, 서면 단어 인식은 직교뿐만 아니라 음과 및 의미 학적 처리를 포함한다. 대화형 연결모델에서 이러한 관찰은 네트워크 전체에서 활성화된 확장에 의해 설명되며, 여기서 정형술은 가중 연결을 통해 음과 및 의미 체계 표현과 연관된다^8. 이러한 활성화 확산은 교정 입력^9에대한 응답으로 음과 및 의미 표현이 자동으로 활성화된다고 가정하는 시각적 단어 인식 모델에 대한 핵심 메커니즘을 제공한다.

그러나 대화형 자동화의 가설을 뒷받침하는 현재의 경험적 증거는 여전히 논란의 여지가 있습니다. 일부 연구는 음언과 의미 표현의 활성화가 단어 인식^10,11에관련된 높은 수준의 프로세스에 특정 하향식 영향을 의미 작업 요구 또는 주의에 의해 조정또는 방지 할 수 있다고 주장한다. 그러나, 상기 설명은 이러한 표현이 작업과 완전히 무관하거나 직접 액세스 할 수 없더라도 시각적 단어 인식에 음과 의미학적 효과를보고 많은 연구 결과에 의해 의문을 제기하고있다^12,따라서 의미론과 음약이 읽기 과정 동안 자동으로 강제로 액세스 할 수 있다는 견해를 지원¹³ . 따라서 시각적 단어 인식에서 음언과 의미론적 활성화가 특정 작업에 달려 있는지 또는 작업 독립적 인 방식으로 강제로 자동으로 발생하는지 여부에 대한 불확실성이 있습니다.

앞서 언급한 질문에 대한 답은 중국 독자들에게는 어렵다. 영어와 비교하면 중국어는 로고 그래픽 스크립트로, 문자는 전화¹⁴대신 모르메스를 나타냅니다. 현재, 중국어 단어에 대한 의미론적 접근을 위한 전화학의 역할은 여전히 논란의 여지가 있다. 일부 연구는 음청이 중국어단어^15,16,17에의미론적 액세스에 중요한 역할을한다고 주장했다. 그러나 다른 사람들은 반대 보기^{18,19를 개최했습니다.} 중국 음과 처리에 대한 전술 한 연구를 평가 한 후, 우리는 실험 패러다임과 특정 연구 방법이 다르다는 것을 발견했습니다. 전체적으로, 그것은 주로 두 패러다임으로 분할되었다 : 단어 프라이밍^15,18,19 및 문장에서 위반 패러다임^17,20,21. 대상 단어는 일반적으로 위반^{패러다임(22)에}문장 끝에 포함됩니다. 언어 메커니즘의 관점에서, 짧은 두 단어 구는^23을처리하기 어려운 완전한 문장보다 더 관리 가능한 단위입니다. 또한 구문, 컨텍스트 또는 기타 요인과 같은 문장에서 제어하기 어려운 변수는 다른^{결론(24)으로}이어질 수 있다. 프라이밍 패러다임이라는 단어는 알파벳 언어든 중국어든 단어 인식 모델을 탐색하는 데 일반적으로 사용되는 방법입니다. 이 패러다임의 임무는 소수가 선행한 대상 단어가 진짜 단어인지 의사인지 판단하는 것입니다. 즉,이 패러다임은 일반적으로 하나의 어휘 작업을 포함합니다. 그러나 단일 어휘 결정 작업은 전화학 및 의미 론의 활성화가 작업에 달려 있는지 여부를 해결하는 최선의 선택이 아닐 수 있습니다. 따라서 이 질문을 탐색하는 데 두 가지 작업이 더 적합할 수 있습니다.

따라서, 이 연구는 중국어 단어 인식에서 전화학의 역할을 탐구하고 동시에 음과 의미론의 활성화가 독립적 인 작업에 있는지 여부를 결정하는 것을 목표로. 우리의 연구는 간섭 패러다임을 사용하여 두 가지 작업을 포함: 의미 론 판단과 음경 판단. 우리의 지식에, 이것은 이 간섭 패러다임을 사용하여 중국어 2자 화합물 인식의 첫 번째 이벤트 관련 잠재력 (ERP) 연구이며,이 방법은 거의 알파벳 언어의 연구에 나타납니다. 특히, 의미론적 판결 과제에서 참가자들은 대상 단어와 그 판례가 의미적으로 관련이 있는지 여부를 판단해야 하며, 음정학적 과제에서는 짝이 된 단어가 동일한 발음을 가지고 있는지 여부를 판단해야 합니다.

전자는 우선 순위 음전 처리를 필요로하지 않는 의미 일치 작업이며, 후자는 우선 순위 의미 처리가 필요하지 않은 음전적 판단 작업입니다. 따라서, 우리는 의미론 판단 작업에서 호모폰 쌍과 관련이없는 제어 그룹을 비교하여 음약이 의미 처리에 미치는 영향을 밝힙니다. 마찬가지로, 우리는 의미 체계가 음과 적 처리에 영향을 미치는지 여부와 방법을 밝히기 위해 음정 판단 작업에서 관련이없는 제어 조건과 의미론 관련 단어 쌍을 비교했습니다. 또한, 전술한 문제는 고주파 단어및 저주파 단어로 확인되었다. 따라서, 이러한 상호 보완적인 의미론및 음정학적 판단 작업은 중국어 단어 인식에서 음과 적 처리의 중요성을 밝힐뿐만 아니라 음과 학과의 상호 작용 여부와 방법을 밝힐 수 있습니다.

음론 및 의미 론 프로세스가 초기, 자동 및 대화형인 경우 두 작업의 응답 시간에 음운및 의미론 활성화의 효과를 관찰해야 합니다. ERP의 경우, 음정및 의미 체계 공정은^2,7의서로 다른 전기 생리학적^마커를유발한다. 또한 시간 과정과 공간 분포는 달라야 합니다. 초기 양성 성분(P200)은 음과 적 처리를 반영해야 하며, 전형적인 의미 처리 마커 N400도^20,21을식별해야 한다. 우리는 의미 론 작업에서 음과 관련 쌍과 음정 적 작업에서 의미 관련 쌍 모두 N400에 상당한 감소를 일으킬 것이라고 가정, 이는 음경 학적 처리가 어휘 - 의미 체계 수준에서 활성화의 어느 정도이어질 수 있음을 나타낼 것이다. 또한, 우리는 음과 적 처리를 특징으로하는 P200이 의미론 적 판단 작업 또는 음정 적 판단 작업에 나타났는지 여부를 모니터링했습니다. 음정적 판단 작업에서 의미 론 관련 조건은 P200을 트리거하며, 이는 음과 적 처리에 대한 의미론의 초기 영향의 증거로 볼 수 있습니다.

프로토콜

이 연구에 사용되는 프로토콜은 칭화 대학의 기관 검토 위원회에 의해 승인되었다.

1. 자극 시공 및 프리젠 테이션

1. 자극 구조
   1. 자극 준비: 약 140개의 중국어 2자 화합물이 포함된 대상 단어를 준비하며, 그 중 저주파 단어와 고주파 단어가 절반을 차지합니다. 각 대상을 음언학적으로 동일한 단어(동명 단어), 관련 의미를 가진 단어 및 관련이 없는 제어 단어의 세 가지 유사체로 선행합니다.
      1. 고주파 대상이 항상 고주파 선행상태인지, 저주파 표적은 관련 조건이나 관련없는 대조군등 저주파 선례가 항상 선행되도록 한다. 또한, 앞의 대상 쌍이 스트로크 및 주파수 수와 유사한지 확인합니다.
         참고 : 이 연구의 모든 단어는 현대 중국어 주파수 사전 (시안다이 한유 핀루 시디안)에서 선택되었다. 저주파 단어의 빈도는 백만 분의 8 배 미만이었고, 고주파 단어의 빈도는 백만 당 800 배를 초과했습니다.
   2. 자극 평가: 약 30명의 학생으로 구성된 별도의 그룹을 모집하여 7점 척도에서 단어 쌍 간의 의미 체계 관련성 정도를 평가하며, 여기서 1은 가장 낮은 상관관계를 반영하고 7은 가장 높은 상관관계를 반영합니다.
   3. 최종 자극 결정: 의미적으로 관련된 조건에서 점수가 낮은 단어 쌍과 호모폰에서 점수가 높고 관련이 없는 조건 점수의 단어 쌍과 같은 부적절한 단어 쌍을 삭제합니다.
      1. 고주파 및 저주파 의미 론 관련 단어 쌍의 각각 평균 점수를 계산하고 둘 사이에 큰 차이가 없는지 확인합니다.
      2. 또한, 호모폰 쌍과 관련없는 쌍의 점수가 높고 저주파 모두에서 크게 다르지 않은지 확인하십시오. 마지막으로 최종 실험 자극 물질을 결정합니다(테이블 재료참조).
         참고: 본 실험에서 의미론 관련 쌍의 의미론 관련 값의 경우, 최종 평균 값은 각각 5.62 및 5.73이며,둘(p >.1)은 큰 차이가 없었다. 또한, 균종 및 관련없는 쌍 사이의 의미 체계 적 관련성은 크게 다르지 않았다(p > .1).
2. 자극 프리젠 테이션
   1. 주제를 표시하고 전술한 자료를 작성하는 프로그램을 빌드합니다(프로그램은 E-PRIME 또는 기타 프로그래밍 언어로 작성될 수 있음).
   2. 프로그램의 각 핵심 구조가 300ms에 지속되는 "+" 기호를 표시하는 화면으로 시작되는지 확인하며, 바로 그 후에 이전 단어가 140ms에 표시되어야 하며 둘 사이에 간격이 없습니다.
   3. 그 후 360ms에 지속되는 빈 화면을 설정한 다음 500ms에 표시되는 대상 단어를 설정합니다. 마지막으로 참가자가 방금 표시된 단어 쌍을 결정하고 버튼을 가능한 한 빠르고 정확하게 누를 때까지 계속 표시되는 물음표(?)를 설정합니다.
   4. 참가자들에게 쌍이라는 단어가 의미론적 판단 과제와 의미론적 판단 과에서 의미적으로 관련이 있는지, 음약이 음경적 판단 과에서 동일한지 여부를 판단해야 한다고 미리 말하십시오.
   5. 연습 세션 설정: 각 작업에 대해 10단어 미만의 쌍으로 각각 의미 론 판단 및 음음 판단 작업을 포함하도록 두 개의 연습 그룹을 설정합니다. 참가자들에게 연습 세션의 정확성이 70% 이상인지 확인하기 위해 연습을 반복할 수 있음을 알립니다.
   6. 공식적인 실험 설정: 전체 실험을 6블록으로 나누고, 의미론적 판단 과제와 음정판단 태스크를 각각 절반으로 차지합니다.
      1. 각 블록에 반복대상 단어가 없고 각 블록의 프라이밍 형식 수가 동일한지 확인합니다. 또한, 긍정적 이거나 부정적인 반응을 필요로 하는 테스트의 불평등 한 수에 의해 발생 하는 응답 편차를 줄이기 위해 몇 가지 필러 시험을 설정 합니다.
      2. 각 블록의 항목 순서를 임의화하고 피사체 간의 블록 순서의 균형을 조정합니다.
         참고: 전체 실험은 제조할 실험 재료의 수에 따라 8개 또는 10개 이상의 블록으로 나눌 수 있으며, 이는 각 블록의 대상 단어의 반복을 최소화합니다.

2. 실험 준비 및 전기 생리학적 기록

1. 이전에 수정되었을 수 있는 정상적인 비전을 가진 오른손잡이 중국어 원어민을 모집하십시오.
   1. 신경학적 또는 정신 질환을 가진 참가자를 제외합니다.
   2. 원하는 연령대(18-28세)에 여성 및 남성 참가자의 균형 잡힌 숫자가 있는지 확인하십시오.
   3. 참가자가 지난 2 개월 동안 머리카락을 타거나 염색한 역사가 없는지 확인하십시오.
   4. 참가자들에게^{실험(25)전에}충분한 수면과 휴식 시간이 필요하다는 사실을 알립니다.
   5. 실험에 참여할 때는 실험 수행 시 참가자가 건강한 상태에 있는지 확인하십시오.
2. 참가자가 실험실에 도착하면 실험 장비, 작업 및 시간 비용을 소개합니다. 전체 과정을 이해하고 불필요한 걱정을 없애는 데 도움이 되는 요구 사항(예: 졸리고, 움직이고 깜박이지 않음)을 설명합니다.
3. 참가자가 실험에 대해 다른 질문이 없는 경우 모든 참가자가 동일한 오른손잡이 습관을 가지고 있는지 확인하는 데 사용되는 에든버러 손손잡이 쿼리 양식을 작성하도록 요청하십시오.
4. 참가자에게 정보에 입각한 동의 서문을 제공하고 주의 깊게 읽고 서명하도록 요청하십시오. 참가자가 동의서의 내용에 대해 질문이 있는 경우 필요한 설명을 제공합니다.
5. 참가자에게 두피를 제대로 청소하고 실험실에서 모발을 말리라고 지시합니다. 참가자를 기다리는 동안 모든 실험 재료를 준비하십시오.
   참고: 뇌전도(EEG) 신호는 0.01~100Hz의 대역패스가 있는 앰프 시스템을 사용하여 증폭되고 500Hz에서 지속적으로 샘플링된다.
6. 참가자들에게 실험이 진행될 챔버의 의자에 편안하게 앉도록 한다. 의자를 움직이지 말라고 지시했습니다.
7. 면 봉면과 얼굴 스크럽을 사용하여 참가자의 왼쪽 눈 아래 피부를 청소하십시오 (수직 전기 오큘로그래픽 전극의 경우), 오른쪽 눈의 외부 캔투스 근처 (수평 전기 오큘로그래픽용), 오른쪽 및 왼쪽 마스토이드 뼈 주위 (Tp9 및 Tp10의 경우 새로운 오프라인 참조로 사용됩니다).
   참고: 전극의 분포는 사용된 캡에 따라 달라질 수 있습니다.
8. 참가자의 머리에 탄성 캡을 놓고 Cz 전극이 머리 상단의 중앙에 있는지 확인합니다. 너무 단단하거나 너무 느슨하지 않도록 턱 아래에 전극 캡 스트랩을 세정처리합니다.
9. 캡과 앰프가 레코딩 시스템에 연결되어 있는지 확인합니다. 그런 다음 녹음 소프트웨어를 임피던스 모니터링 인터페이스로 전환합니다.
10. 참조(Ref) 및 접지(Gnd) 전극부터 모든 전극의 임피던스가 5kΩ 또는 10kΩ을 초과하지 않도록 합니다.
11. 전극의 작은 구멍을 통해 전도성 젤로 채워진 주사기를 두피에 전달한 다음 플런저를 밀어 소량의 전도성 젤을 두피에 주입하는 동시에 오버플로를 일으키지 않도록 주의하십시오. 동시에 임피던스가 임계값으로 떨어질 때까지 임피던스를 실시간으로 표시하는 디스플레이 시스템을 모니터링합니다.
12. Ref 및 Gnd 전극이 준비된 후 다른 전극의 임피던스를 동일한 방식으로 줄입니다. 안구 전기의 임피던스 감소를 신중하게 처리합니다.
    1. 주입된 전도성 젤이 누출되는 것을 방지하기 위해 두 개의 전기 오큘라그래픽 전극의 한쪽에 작은 구멍을 테이프로 누를 수 있습니다. 왼쪽 눈의 바닥과 테이프로 오른쪽 눈의 바깥쪽 캔투스에 고정합니다.
13. 모든 전극이 준비된 후에, 참가자에게 실험에 대비하도록 지시합니다. 실험 중에 참가자들에게 긴장을 풀고 과도한 눈 깜박임과 신체 움직임을 피하도록 지시하십시오.
14. 자극 시범 프로그램을 통해 자극을 제시하고 참가자가 연습 섹션에서 연습할 수 있도록 합니다.
    참고: 연습 세션이 끝나면 참가자가 진행 방법에 대한 의심이나 질문이 있는 경우 질문을 할 수 있습니다.
15. 형식 실험을 시작하고 EEG 정보를 기록합니다. 녹화 하는 동안 기록 시스템을 모니터링 합니다. 전극이 느슨하거나 저항이 임계값을 초과하는 경우 참가자가 쉬고있을 때 전극을 다시 채웁니다.
    참고: 참가자는 각 블록 후 4-10분 동안 휴식을 취할 수 있습니다.
16. 실험이 완료되면 EEG 신호를 저장하고 레코딩 시스템 및 증폭기와 같은 장비를 끕니다. 그런 다음 참가자의 모자를 벗고 참가자에게 머리카락과 피부에서 전도성 젤을 씻어 내도록 지시합니다. 마지막으로, 참가자들에게 보상하고 그들의 협조에 감사드립니다.

3. EEG 전처리

1. 독립적인 성분 분석을 통해 반자동 안구 교정을 활용하십시오.
2. 대상 단어(100ms 사전 표적 기준선)가 개시된 후 100ms에서 600ms로 ERP를 계산합니다.
3. 0.05에서 30Hz(0단계 시프트 모드, 24dB/10)로 필터링된 EEG 밴드패스를 오프라인으로 설정합니다.
4. 유물 거부에 의해 ±80 μV를 초과하는 시대를 버리고 잘못된 응답의 시험을 제거하십시오.

결과

이 프로토콜은 최근 연구에서 중국어 2자 화합물 인식에서 음약의 역할을 조사하고 단어 인식^{모델(26)을}추론하는 데 사용되었습니다. 이 연구에서 사용되는 모든 자극은 완전히^{26개시되었다.} 글로벌 필드 파워(GFP)를 기준으로 3시간 윈도우를 선택했습니다: 100-150ms, 160-280ms, 300-500ms N1, P200 및 N400 성분은 각각^26개였다. 상기 두 시간 창의 평균 진?...

토론

실험 결과 및 중요성:
이 프로토콜의 목적은 다음을 추론하는 것이었습니다: 1) 단어 인식 모델이 피드포워드 모델인지 인터랙티브 모델인지, 2) 상이한 작업하에서 고음과 저주파의 중국어 2자 화합물 인식에서 음과 계학적 패턴 간의 상호작용이 있었다. ERP 기술을 이용한 음과 및 의미 론 매칭 작업의 간섭 패러다임을 채택했다. 동성애자폰과 대상에 대한 관련없는 단어가 선행한 E...

자료

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