Elektrofizyoloji Kullanılarak Görsel Kelime Tanımada Fonolojik ve Anlamsal Süreçler Arasındaki Etkileşim

Özet

Görsel sözcük tanımada fonoloji ve anlambilimin göreli aktivasyon dizisini araştırmak için bir protokol sunuyoruz. Sonuçlar, etkileşimli hesaplarla tutarlı, anlamsal ve fonolojik gösterimlerin etkileşimli olarak işlenebileceğini ve daha üst düzey dilsel gösterimlerin erken işlemeyi etkileyebileceğini göstermektedir.

Özet

Okuma yetenekleri ile ilgili araştırmalarda tartışmalar her zaman vardır; basılı sözcüklerin ortografik bilgilere dayalı bir şekilde algılanıp algılanmadığı, fonoloji ve anlambilim gibi diğer gösterimlerin etkinleştirilip etkinleştirilmediği veya bunların tamamen etkileşimli ve üst düzey anlamsal bilgiler olup olmadığı erken işlemeyi etkiler. Fonolojik ve anlamsal aktivasyonun göreli sırasını keşfetmek için aynı öncelikli hedef çiftlerini kullanan fonolojik ve anlamsal muhakeme görevlerinin sunulan protokolünde bir girişim paradigması uygulanmıştır. Yüksek ve düşük frekanslı hedef sözcüklerin önünde üç koşul vardı: anlamsal olarak ilişkili, fonolojik olarak ilişkili (homofonlar) veya ilgisiz. Sonuçlar, düşük frekanslı kelime çiftlerinin indüklenen P200 bileşeninin hem anlamsal hem de fonolojik görevlerde yüksek frekanslı kelimelerden önemli ölçüde daha büyük olduğunu göstermiştir. Buna ek olarak, hem anlamsal görevdeki homofonlar hem de fonolojik görevdeki anlamsal olarak ilişkili çiftler, kontrol durumuna kıyasla N400'de azalmaya neden oldu, kelime frekansından bağımsız olarak. Fonolojik yargı görevindeki düşük frekanslı çiftler için, anlamsal olarak ilişkili kelime çiftleri tarafından serbest bırakılan P200'ün kontrol durumundakinden önemli ölçüde daha büyük olduğunu belirtmek gerekir. Genel olarak, fonolojik görevlerde anlamsal işleme ve anlamsal görevlerde fonolojik işleme hem yüksek hem de düşük frekanslı kelimelerde bulundu, bu da anlambilim ve fonoloji arasındaki etkileşimin görevden bağımsız bir şekilde çalışabileceğini düşündürmektedir. Ancak, bu etkileşimin gerçekleştiği belirli saat görev ve sıklık tarafından etkilenmiş olabilir.

Giriş

Herhangi bir sözcük tanıma modelinde kritik sorun, fonolojinin anlamsal erişim sürecindeki rolünü^{anlamaktır 1}. Alfabetik diller için, İngilizce 2^,3,⁴, İbranice⁵, Fransızca⁶ve İspanyolca⁷dahilolmak üzere birçok çalışma fonolojiyi anlamsal erişimde önemli bir rol oynuyor olarak sürekli olarak görmektedir. Başka bir deyişle, yazılı kelime tanıma sadece ortografik değil, aynı zamanda fonolojik ve anlamsal işlemeyi de içerir. İnteraktif connectionist modeldeki bu gözlem, ortografinin ağırlıklı bağlantılar aracılığıyla fonolojik ve anlamsal gösterimlerle ilişkili olduğu ağ boyunca etkinleştirilen uzantılarla açıklanmaktadır⁸. Etkinleştirmenin bu çoğalması, ortografik giriş^9'ayanıt olarak fonolojik ve anlamsal gösterimlerin otomatik olarak etkinleştirildiğini varsayan görsel kelime tanıma modeli için temel mekanizmayı sağlar.

Bununla birlikte, etkileşimli otomasyon hipotezini destekleyen mevcut ampirik kanıtlar tartışmalı olmaya devam etmektedir. Bazı çalışmalar, fonolojik ve anlamsal gösterimlerin aktivasyonunun görev talepleri veya dikkat ile ayarlanabileceğini veya önlenebileceğini iddia eder, bu da kelime algısı^10,11'de yer alan üst düzey süreçler üzerinde belirli bir yukarıdan aşağıya etki anlamına gelir. Bununla birlikte, yukarıda belirtilen açıklama, bu gösterimlerin görevle tamamen ilgisiz olmasına veya doğrudan erişilememesine rağmen görsel kelime tanımada fonolojik ve anlamsal etkileri bildiren birçok bulgu tarafından sorgulanmıştır¹², böylece okuma işlemi sırasında anlambilime ve fonolojiye otomatik ve zorla erişilebileceği görüşünü destekleme¹³ . Bu nedenle, görsel sözcük tanımadaki fonolojik ve anlamsal etkinleştirmenin belirli bir göreve bağlı olup olmadığı veya görevden bağımsız bir şekilde zorla ve otomatik olarak gerçekleşip gerçekleşmediği konusunda belirsizlik vardır.

Yukarıda belirtilen sorunun cevabı Çinli okuyucular için zordur. İngilizce ile karşılaştırıldığında, Çince, karakterleri fonemler yerine morfemeleri temsil eden bir logografik komut^{dosyasıdır 14}. Şu anda, Çince kelimelere anlamsal erişim için fonolojinin rolü tartışmalı olmaya devam etmektedir. Bazı çalışmalar fonolojinin Çince kelimeler^{15 , 16,17}'ye anlamsal erişimde önemli bir rol oynadığını iddia etti. Ancak diğerleri, karşıt görüşe sahip^18,19. Çin fonolojik işleme için yukarıda belirtilen araştırmaları değerlendirdikten sonra, deneysel paradigma ve spesifik araştırma yöntemlerinin farklı olduğunu gördük. Genel olarak, esas olarak iki paradigmaya ayrılmıştır: kelime priming^15,18,19 ve ihlal paradigması cümlesinde^17,20,21. Hedef sözcük genellikle ihlal paradigması²²'de cümlenin sonuna gömülüdür. Dil mekanizması açısından, kısa bir iki kelimelik ifade, işlenmesi zor olan tam bir cümleden daha yönetilebilir bir birimdir²³. Ayrıca, sözdizimi, bağlam veya diğer faktörler gibi bir cümlede denetlenması zor değişkenler farklı sonuçlara yol açabilir²⁴. Astar paradigması kelimesi, alfabetik dillerde veya Çince'de olsun, kelime tanıma modellerini keşfetmek için yaygın olarak kullanılan bir yöntemdir. Bu paradigmanın görevi, asallardan önce gelen hedef kelimenin gerçek bir kelime mi yoksa sahte bir kelime mi olduğunu yargılamaktır; diğer bir de olsa, bu paradigma genellikle yalnızca bir sözlü görev içerir. Ancak, tek bir sözlü karar görevi, fonoloji ve semantiğin etkinleştirilmesinin göreve bağlı olup olmadığı sorununu çözmek için en iyi seçim olmayabilir. Bu nedenle, bu soruyu keşfetmek için iki farklı görev daha uygun olabilir.

Bu nedenle, bu araştırma fonolojinin Çince kelime tanımadaki rolünü araştırmayı ve aynı zamanda fonoloji ve anlambilimin aktivasyonunun görevden bağımsız olup olmadığını belirlemeye çalışmayı amaçladi. Araştırmamız girişim paradigmasını kullanan iki görev içerir: anlamsal yargı ve fonolojik yargı. Bilgimiz dahilinde, bu girişim paradigması kullanılarak Çince iki karakterli bileşik tanımanın olayla ilgili ilk potansiyel (ERP) çalışmasıdır ve bu yöntem alfabetik dillerin çalışmalarında nadiren ortaya çıkar. Özellikle, anlamsal yargı görevinde, katılımcılar hedef sözcük ve emsalinin anlamsal olarak ilişkili olup olmadığına karar vermeli, fonolojik görevde ise eşleştirilmiş sözcüklerin aynı telaffuza sahip olup olmadığına karar vermelidir.

Birincisi, priori fonolojik işlem gerektirmeyen anlamsal bir eşleştirme görevidir ve ikincisi, priori anlamsal işleme gerektirmeyen bir fonolojik yargı görevidir. Bu nedenle, fonolojinin anlamsal işlemeyi etkileyip etkilemediğini ve nasıl etkilediğini ortaya çıkarmak için anlamsal yargı görevinde homofon çiftlerini ve ilgisiz kontrol gruplarını karşılaştırdık. Benzer şekilde, anlambilimin fonolojik işlemeyi etkileyip etkilemediğini ve nasıl etkilediğini ortaya çıkarmak için fonolojik yargı görevinde anlamsal olarak ilişkili kelime çiftlerini ilgisiz kontrol koşullarıyla karşılaştırdık. Buna ek olarak, yukarıda belirtilen sorun yüksek ve düşük frekanslı kelimelerde doğrulandı. Bu nedenle, bu tamamlayıcı anlamsal ve fonolojik muhakeme görevi sadece Çince kelime tanımada fonolojik işlemenin önemini ortaya koymaktan başka, aynı zamanda fonoloji ve semantiğin etkileşime girip girmediğini ve nasıl etkileşime girdiğini de ortaya çıkarabilir.

Fonoloji ve anlamsal işlemler erken, otomatik ve etkileşimli ise, iki görevin yanıt süresinde fonolojik ve anlamsal etkinleştirmenin etkisi gözlenmelidir. ERP için fonolojik ve anlamsal süreçler iki farklı elektrofizyolojik belirteci tetikler^2,7. Ayrıca zaman kursları ve mekansal dağılımları farklı olmalıdır. Erken pozitif bileşen (P200) fonolojik işlemeyi yansıtmalı ve tipik anlamsal işleme işaretçisi N400 de^{tanımlanmalıdır 20,21}. Hem semantik görevdeki fonolojik ilişkili çiftlerin hem de fonolojik görevdeki anlamsal ilişkili çiftlerin N400'de önemli bir azalmaya neden olacağını ve bunun da fonolojik işlemenin sözcüksel-anlamsal düzeylerde bir dereceye kadar aktivasyona yol açabileceğini gösterirdi. Buna ek olarak, fonolojik işlemeyi karakterize eden P200'ün anlamsal muhakeme görevinde mi yoksa fonolojik muhakeme görevinde mi ortaya çıktığını izledik. Fonolojik muhakeme görevinde, anlambilimle ilgili koşullar, anlambilimin fonolojik işleme üzerindeki erken etkisinin kanıtı olarak görülebilen P200'ü tetikler.

Protokol

Bu çalışma için kullanılan protokol Tsinghua Üniversitesi Kurumsal İnceleme Kurulu tarafından onaylandı.

1. Uyaran yapımı ve sunumu

1. Uyaran yapımı
   1. Uyaran hazırlığı: Düşük ve yüksek frekanslı kelimelerin yarısını oluşturan yaklaşık 140 Çince iki karakterli bileşik içeren hedef kelimeleri hazırlayın. Her hedefin önünde üç analog vardır: fonolojik olarak özdeş bir kelime (homonymous kelime), ilgili anlamı olan bir kelime ve alakasız bir kontrol kelimesi.
      1. Yüksek frekanslı hedeflerin her zaman yüksek frekanslı öncüllerden ve düşük frekanslı hedeflerden, ilgili koşullarda veya ilgisiz kontrol gruplarında olsun, her zaman düşük frekanslı emsallerden önce gelip gelmediğinden emin olun. Ayrıca, önceki hedef çiftlerinin kontur ve sıklık sayısında benzer olduğundan emin olun.
         NOT: Bu çalışmanın tüm kelimeleri Modern Çince Frekans Sözlüğü'nden (Xiandai Hanyu Pinlu Cidian) seçilmiştir. Düşük frekanslı kelimelerin sıklığı milyonda sekizden azdı ve yüksek frekanslı kelimelerin sıklığı milyonda 800'ü aştı.
   2. Uyaran değerlendirmesi: Kelime çiftleri arasındaki anlamsal alaka derecesini yedi puanlık bir ölçekte değerlendirmek için yaklaşık 30 öğrenciden oluşan ayrı bir grup işe alın, burada 1 en düşük korelasyonu ve 7 en yüksek korelasyonu yansıtır.
   3. Son uyaran belirleme: Anlamsal olarak ilgili koşullarda daha düşük puanlara sahip kelime çiftleri ve homofon ve alakasız koşul puanlarında daha yüksek puanlara sahip kelime çiftleri gibi uygunsuz sözcük çiftlerini silin.
      1. Yüksek ve düşük frekanslı anlamsal ilişkili sözcük çiftlerinin ilgili ortalama puanlarını hesaplayın ve ikisi arasında önemli bir fark olmadığından emin olun.
      2. Ek olarak, homofon çiftlerinin ve ilgisiz çiftlerin puanlarının hem yüksek hem de düşük frekansta önemli ölçüde farklı olmadığından emin olun. Son olarak, son deneysel uyaran malzemesini belirleyin (bkz. Tablo Malzemeleri).
         NOT: Bu deneydeki anlamsal ilişkili çiftlerin anlamsal ilişkili değerleri için, son ortalama değerler sırasıyla yüksek frekanslı ve düşük frekanslı çiftler için 5.62 ve 5.73 idi ve ikisi arasında anlamlı bir fark yoktu (p > .1). Ek olarak, homofonik ve ilgisiz çiftler arasındaki anlamsal ilişki önemli ölçüde farklı değildi(p > .1).
2. Uyaran sunumu
   1. Görevi konulara göstermek ve yukarıda belirtilen materyalleri doldurmak için bir program oluşturun (program E-prime veya diğer programlama dillerinde yazılabilir).
   2. Programın her çekirdek yapısının, 300 ms süren bir " + " işareti görüntüleyen bir ekranla başladığından emin olun, bundan sonra önceki sözcüğün ikisi arasında aralık olmadan 140 ms boyunca görünmesi gerekir.
   3. Bundan sonra, 360 ms süren boş bir ekran ayarlayın ve ardından 500 ms için görünecek hedef sözcüğü ayarlayın. Son olarak, katılımcı az önce gösterilen kelime çiftine karar verene ve düğmeye mümkün olduğunca hızlı ve doğru bir şekilde basana kadar görüntülenmeye devam edecek bir soru işareti (?) ayarlayın.
   4. Katılımcılara, kelime çiftinin anlamsal yargı görevinde anlamsal olarak ilişkili olup olmadığını ve fonolojinin fonolojik yargı görevinde aynı olup olmadığını önceden yargılamaları gerektiğini söyleyin.
   5. Alıştırma oturumu kurulumu: Her görev için en az 10 sözcük çifti olacak şekilde sırasıyla anlamsal yargılama ve fonolojik yargılama görevlerini içerecek şekilde iki uygulama grubu ayarlayın. Katılımcılara, alıştırma seansındaki doğruluğun %70'ten fazla olduğundan emin olmak için egzersizleri tekrar edebileceklerini bildirin.
   6. Resmi deneme kurulumu: Semantik muhakeme görevi ve fonolojik muhakeme göreviyle tüm deneyi 6 bloğa bölün.
      1. Her blokta yinelenen hedef sözcük olmadığından ve her bloktaki astar türlerinin sayısının aynı olduğundan emin olun. Buna ek olarak, pozitif veya negatif reaksiyon gerektiren eşit olmayan test sayısının neden olduğu yanıt sapmasını azaltmak için birkaç dolgu denemesi ayarlayın.
      2. Her bloktaki öğelerin sırasını rastgele hale getirmek ve konular arasındaki blok sırasını dengelemek.
         NOT: Deneyin tamamı, hazırlanacak deneysel malzeme sayısına göre sekiz veya on veya daha fazla bloğa ayrılabilir, bu da her bloktaki hedef kelimelerin tekrarlanmasını en aza indirir.

2. Deney hazırlığı ve elektrofizyolojik kayıt

1. Daha önce düzeltilmiş olabilecek normal bir vizyona sahip sağ elini kullanan anadili Çince konuşanları işe alın.
   1. Nörolojik veya psikiyatrik hastalıkları olan katılımcıları hariç tutun.
   2. İstenilen yaş aralığında (18-28 yaş) dengeli sayıda kadın ve erkek katılımcı olduğundan emin olun.
   3. Katılımcıların son iki ay boyunca saçlarını perma veya boyama geçmişi olmadığından emin olun.
   4. Katılımcılara deneyden önce yeterli uyku ve dinlenme süresine sahip olmaları gerektiğini bildirin²⁵.
   5. Deneye katılırken, lütfen deneyi yaparken katılımcıların sağlıklı bir durumda olduklarından emin olun.
2. Bir katılımcı laboratuvara geldiğinde deneysel ekipmanı, görevleri ve zaman maliyetlerini tanıtın. Tüm süreci anlamalarına ve gereksiz endişeleri ortadan kaldırmalarına yardımcı olmak için gereksinimleri (uykulu olmamak, hareket etmek ve yanıp sönmemek gibi) açıklayın.
3. Katılımcının deney hakkında başka sorusu yoksa, tüm katılımcıların aynı sağ el alışkanlıklarına sahip olduğunu doğrulamak için kullanılan Edinburgh Handedness Sorgu Formunu doldurmalarını isteyin.
4. Katılımcılara bilgilendirilmiş onay formunu sağlayın ve dikkatlice okumalarını ve imzalamalarını isteyin. Katılımcıların onay formunun içeriği hakkında soruları varsa, onlara gerekli açıklamaları sağlayın.
5. Katılımcıya kafa derisini düzgün bir şekilde temizlemesini ve saçlarını laboratuvarda kurutmasını söyleyin. Katılımcıları beklerken lütfen tüm deneysel materyalleri hazırlayın.
   NOT: Elektroensefalogram (EEG) sinyali, 0,01 ila 100 Hz bandpasına sahip bir amplifikatör sistemi kullanılarak yükseltilir ve sürekli olarak 500 Hz'de örneklenmiştir.
6. Katılımcıları deneyin yapılacağı odadaki bir sandalyeye rahatça oturmaya davet edin. Sandalyeyi hareket ettirmemelerini emretti.
7. Katılımcının sol gözünün altındaki cildi temizlemek için (dikey elektro-okülografik elektrot için), sağ gözün dış kanthusunun yakınında (yatay elektro-okülografik için) ve sağ ve sol mastoid kemiklerin etrafında (yeni çevrimdışı referanslar olarak kullanılacak Tp9 ve Tp10 için) cildi temizlemek için pamuklu çubuklar ve yüz ovmalar kullanın.
   NOT: Elektrotların dağılımı kullanılan kapaklara bağlı olarak değişebilir.
8. Elastik kapağı katılımcının kafasına yerleştirin ve Cz elektrodunun başın üst kısmının merkezinde olduğundan emin olun. Çok sıkı veya çok gevşek olmadığından emin olmak için çenenin altındaki elektrot kapağı kayışını dikkatli bir şekilde sabitle.
9. Kapak ve amplifikatörün kayıt sistemine bağlı olduğundan emin olun. Ardından, kayıt yazılımını empedans izleme arayüzüne geçirin.
10. Referans (Ref) ve zemin (Gnd) elektrotlarından başlayarak, tüm elektrotların empedansının 5 kΩ veya 10 kΩ'yi aşmamasını sağlayın.
11. İltifatlı jelle dolu şırınnayı bir elektrodun küçük deliğinden kafa derisine geçirin ve ardından taşmaya neden olmamaya dikkat ederken kafa derisine az miktarda iletken jel enjekte etmek için pistonu itin. Aynı zamanda, empedans eşiğe düşene kadar empedansı gerçek zamanlı olarak görüntüleyen ekran sistemini izleyin.
12. Ref ve Gnd elektrotları hazırlandıktan sonra, diğer elektrotların empedansını aynı şekilde azaltın. Oküler elektriğin empedans azaltmasını dikkatlice tedavi edin.
    1. Enjekte edilen iletken jelin sızmasını önlemek için iki elektro-okülografik elektrodun bir tarafındaki küçük delikleri bantleyin. Onları sol gözün altına ve sağ gözün dış canthus'una bantla sabitleyin.
13. Tüm elektrotlar hazırlandıktan sonra katılımcılara deneye hazır olmaları talimatını ver. Katılımcılara rahatlamalarını ve deney sırasında aşırı göz kırpma ve vücut hareketinden kaçınmalarını söyleyin.
14. Uyaran gösteri programı aracılığıyla uyaranı sun ve katılımcıların uygulama bölümünde pratik yapmalarına izin verin.
    NOT: Alıştırma oturumundan sonra katılımcılar, nasıl devam edecekleri konusunda herhangi bir şüpheleri veya soruları varsa soru sorabilirler.
15. Resmi deneyi başlatın ve EEG bilgilerini kaydedin. Kayıt sırasında kayıt sistemini izleyin. Bir elektrot gevşekse veya direnç eşiği aşarsa, katılımcı dinlendiğinde elektrodu yeniden doldurun.
    NOT: Katılımcılar her bloktan sonra 4-10 dakika dinlenebilir.
16. Deneme tamamlandıktan sonra, EEG sinyalini kaydedin ve kayıt sistemi ve amplifikatör gibi ekipmanı kapatın. Daha sonra katılımcının kapağını çıkar ve katılımcıya iletken jeli saçtan ve deriden yıkamasını söyleyin. Son olarak, katılımcıları ödüllendirin ve işbirlikleri için teşekkür edin.

3. EEG ön işleme

1. Bağımsız bileşen analizi ile yarı otomatik oküler düzeltmeyi kullanabilirsiniz.
2. Hedef sözcük (100 ms ön hedef taban çizgisi) başlangıcından sonra ERP'leri 100 ms ile 600 ms arasında hesapla.
3. EEG bandpass filtreli çevrimdışı 0,05 ila 30 Hz (sıfır faz kaydırma modu, 24 dB/ekim) ayarlayın.
4. Yapıt reddi ile ±80 μV'yi aşan dönemleri atın ve hatalı yanıtların denemelerini ortadan kaldırın.

Sonuçlar

Bu protokol, çince iki karakterli bileşik tanımada fonolojinin rolünü araştırmak ve kelime tanıma modeli²⁶'yı çıkarmak için yeni bir çalışmada kullanılmıştır. Bu çalışmada kullanılan tüm uyaranlar tamamen açıklandı²⁶. Küresel alan gücü (GFP) temelinde üç kez pencere seçildi: sırasıyla 100-150 ms, 160-280 ms ve N1, P200 ve N400 bileşenleriiçin 300- 500 ms. Yukarıdaki iki zaman penceresinin ortalama genlikleri, var...

Tartışmalar

Deneysel sonuçlar ve önemi:
Bu protokolün amacı aşağıdakileri çıkarmaktı: 1) kelime tanıma modelinin bir feedforward modeli mi yoksa etkileşimli bir model mi olduğu ve 2) Çince iki karakterli bileşik tanımada fonolojik ve anlamsal desenler arasındaki etkileşim farklı görevler altında yüksek ve düşük frekans. ERP tekniği kullanılarak fonolojik ve anlamsal eşleştirme görevinin girişim paradigması benimsenmiştir. Homofonlardan ve hedeflere ilgisiz sözcüklerden önce gel...

Malzemeler

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