Gradiente funcional do córtex fusiforme para reconhecimento de caracteres chineses, parte 1

Abstrato

Foi proposto que o reconhecimento visual de palavras tenha uma organização funcional e espacial correspondente a formas hierárquicas de palavras semelhantes à linguagem no giro fusiforme esquerdo (FG) durante o reconhecimento visual de palavras em línguas alfabéticas.

O reconhecimento visual de palavras e a memória estão intimamente relacionados. A pesquisa mostra que o treinamento de habilidades de reconhecimento visual de palavras pode melhorar a capacidade de memória do cérebro e promover o desenvolvimento geral da função cerebral.

Primeiro, o reconhecimento visual de palavras melhora a nossa memória de trabalho. A memória de trabalho é uma forma de memória de curto prazo que nos ajuda a processar e armazenar informações durante a execução de tarefas cognitivas complexas. Por exemplo, se quisermos ler um livro, precisamos lembrar de várias informações, como o conteúdo do livro, o número da página e o capítulo, ao mesmo tempo, o que exige que tenhamos uma forte capacidade de memória de trabalho. O treinamento de reconhecimento visual de palavras pode melhorar nossa capacidade de processar e lembrar informações de texto e melhorar efetivamente nosso nível de memória de trabalho.

Em segundo lugar, a capacidade de reconhecimento visual de palavras também pode melhorar a nossa capacidade de memória de longo prazo. A memória de longo prazo refere-se às informações armazenadas no cérebro e com forte persistência, incluindo linguagem, eventos históricos, conhecimento cultural, etc. O treinamento de reconhecimento visual de palavras pode nos ajudar a aprofundar nossa compreensão e memória de informações textuais, promovendo assim a formação e consolidação da memória de longo prazo.

Em suma, a capacidade de reconhecimento visual de palavras desempenha um papel importante na promoção da nossa memória. Ao treinar habilidades de reconhecimento visual de palavras, podemos melhorar nossa memória de trabalho e capacidades de memória de longo prazo, estabelecendo uma base sólida para estudos e trabalhos futuros. Sejamos positivos, continuemos a explorar os mistérios do treinamento de reconhecimento visual de palavras e melhoremos nosso nível cognitivo. Percebe-se que precisamos melhorar a memória, e a Cistanche deserticola pode melhorar significativamente a memória porque a Cistanche deserticola é um material medicinal tradicional chinês que tem muitos efeitos únicos, um dos quais é melhorar a memória. A eficácia da carne picada vem dos vários ingredientes ativos que contém, incluindo ácidos, polissacarídeos, flavonóides, etc. Esses ingredientes podem promover a saúde do cérebro de várias maneiras.

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No entanto, ainda não está claro se existem gradientes funcionais semelhantes de representação semelhante a palavras durante o reconhecimento de caracteres chineses.

Neste estudo, adotamos métodos de análise de ativação univariada e análise de similaridade representacional (RSA) para investigar a organização funcional no GF para reconhecimento de caracteres chineses usando dados de fMRI de tarefa. Leitores chineses nativos foram apresentados visualmente a quatro tipos de estímulos semelhantes a caracteres (ou seja, caracteres reais, pseudocaracteres, caracteres falsos e combinações de traços).

Após análise, observamos um gradiente funcional póstero-anterior no GF esquerdo correspondente ao grau de semelhança dos estímulos com o caráter. Além disso, sub-regiões distintas do GF esquerdo abrigam diferentes códigos ortográficos. A parte média do GF esquerdo estava envolvida no processamento ortográfico abstrato, enquanto a parte anterior do GF esquerdo estava envolvida no processamento ortográfico lexical (isto é, mapeamento da ortografia na fonologia ou semântica).

Notavelmente, para o GF direito, não encontramos um padrão de codificação semelhante para seletividade à semelhança de caracteres, indicando a assimetria da organização hierárquica funcional em favor do hemisfério esquerdo.

Concluindo, nossos achados revelaram que o GF esquerdo apresenta um processamento funcional gradiente posterior para anterior para reconhecimento de caracteres chineses, o que amplia nossa compreensão das teorias psicológicas, neurais e computacionais da leitura de palavras.

Palavras-chave:

Reconhecimento de caracteres chineses; gradiente funcional; córtex fusiforme; análise de similaridade representacional; análise de ativação univariada.

Declaração de Significância

O giro fusiforme esquerdo (GF) é essencial para a leitura, mas sua organização funcional durante a leitura chinesa permanece obscura.

Aqui, revelamos um gradiente funcional posterior para anterior correspondente aos estímulos semelhantes a caracteres inferiores a superiores dentro do FG esquerdo durante o reconhecimento de caracteres chineses, mas não em seu homólogo direito.

Empregando análise de similaridade representacional (RSA), identificamos duas sub-regiões funcionalmente segregadas do GF esquerdo: a parte intermediária para processamento ortográfico de formas de palavras e a parte anterior para processamento ortográfico lexical.

Em conclusão, descobrimos que as regiões posterior, média e anterior do GF esquerdo respondem a hierarquias ortográficas distintas, realizando assim cálculos diferentes, mas complementares. Com base neste padrão de gradiente, o GF esquerdo interage com outras regiões da rede linguística para alcançar a leitura chinesa.

Introdução

O reconhecimento visual eficiente de palavras requer uma rápida conversão da forma e ortografia das palavras em pronúncia e significado das palavras (Liu, 1999; Coltheart et al., 2001; Price e Devlin, 2011).

Estudos de neuroimagem e lesões revelaram que o giro fusiforme esquerdo (GF) é crítico para tal conversão durante a leitura de palavras (Kuo et al., 2001; Cohenet al., 2002; Baker et al., 2007; Dehaene et al., 2010; Centanni e outros, 2017).

Além disso, acredita-se que a região lateral média do GF esquerdo, chamada de área visual da forma da palavra, seja espacialmente reproduzível em diferentes sistemas de escrita que variam muito no tipo de escrita, como línguas alfabéticas (por exemplo, inglês) e línguas logográficas (por exemplo, caracteres chineses). ; Bolger et al., 2005;Liu et al., 2008; Dehaene e Cohen, 2011).

Foi observada uma organização hierárquica funcional de estímulos semelhantes a palavras no GF esquerdo durante a leitura de palavras em inglês (Vinckier et al., 2007). No entanto, ainda não está claro se existe uma organização interna semelhante do GF esquerdo na leitura de palavras chinesas.

Recentemente, alguns estudos examinaram a organização funcional de estímulos semelhantes a palavras no córtex occipitotemporal ventral (vOT). Para línguas alfabéticas, linhas de evidência baseadas em resultados de ativação observaram uma organização hierárquica funcional e espacial no GF esquerdo durante o reconhecimento visual de palavras (Binder et al., 2006; Vinckier et al., 2007; Van der Market al., 2009; Kronschnabel et al., 2013; Olulade et al., 2013, 2015; Lerma-Usabiaga et al., 2018).

Colegas de Vinckierand descobriram que diferentes níveis de estímulos ortográficos induziram ativação igual na parte posterior do FG esquerdo, enquanto mais estímulos semelhantes a palavras induziram maior ativação ao longo do eixo médio até o eixo anterior (Vinckier et al., 2007).

Consistentemente, um estudo de registro intracraniano sobre reconhecimento de palavras em inglês confirmou que a parte posterior do GF esquerdo estava exclusivamente envolvida na seletividade de letras, mas enfatizou a organização hierárquica espacialmente entrelaçada, mas não estrita, subjacente às respostas pré-lexicais e lexicais nas regiões média e anterior do GF esquerdo (Lochyet al. ., 2018).

Esses autores identificaram consistentemente que para o GF esquerdo a parte posterior estava envolvida no processamento da letra e enfatizaram o gradiente funcional do meio para a parte anterior.

Dada a acentuada diferença entre o inglês escrito e o chinês na estrutura ortográfica, dois estudos recentes investigaram se existe um gradiente funcional semelhante de atividade cerebral para estímulos semelhantes a caracteres em chinês (Chan et al., 2009; Tian et al., 2020).

Chan e colegas descobriram que a região anterior do GF esquerdo era mais seletiva para estímulos semelhantes a caracteres chineses com legalidade ortográfica, enquanto a parte posterior era mais seletiva para caracteres coreanos (Chan et al., 2009). Tian e colegas sugeriram que as regiões anterior e média do FG esquerdo eram mais seletivas para estímulos baseados em radicais, enquanto a região posterior não era (Tian et al., 2020).

No entanto, a relação correspondente entre os diferentes níveis da estrutura ortográfica chinesa e as sub-regiões do GF esquerdo ainda não foi revelada. Além disso, o FG direito também foi significativamente ativado, o que foi interpretado como processamento de informação espacial durante o reconhecimento de palavras chinesas (Tan et al., 2000, 2001).

No entanto, quais níveis de ortografia foram processados ​​e se existiam padrões de codificação hierárquica divergentes no GF direito durante a leitura de palavras chinesas também permaneceram em grande parte desconhecidos.

O presente estudo examinou a organização funcional do GF durante o reconhecimento de caracteres chineses usando análise de ativação univariada e métodos RSA.

Aqui, foram recrutados um grupo de adultos, falantes nativos de chinês, que realizaram uma tarefa de decisão lexical para palavras reais (RWs), pseudopalavras (PWs), palavras falsas (FWs) e combinações de traços (SCs) durante a varredura de fMRI.

Dado que o processamento ortográfico chinês envolve quatro componentes principais: propriedades visuais, ortografia radical, ortografia de formas de palavras e ortografia lexical, hipotetizamos que componentes distintos ocorrem em sub-regiões distintas do FG esquerdo, o que resulta em um gradiente posterior para anterior da ortografia chinesa em processamento.

Materiais e métodos

Participantes

Cinquenta e um estudantes universitários (idade média=23,4 anos, 19-28 anos, 25 homens/26 mulheres) foram recrutados no presente estudo por meio de publicidade on-line. Todos eram falantes nativos de chinês com visão normal ou corrigida para normal acima de 4,8 (valores do gráfico de visão logarítmica).

Quarenta e um foram identificados como destros, e o restante tinha lateralidade equilibrada de acordo com o Inventário de Handedness de Edimburgo (Oldfield, 1971). Nenhum tinha história de doença neurológica ou transtornos psiquiátricos.

Consentimento informado por escrito foi fornecido a cada sujeito antes do experimento. O presente estudo foi aprovado pelo Comitê de Ética da Escola de Ciências da Vida da Universidade Fudan.

Estímulos e tarefas de procedimentos de fMRI

O conjunto de estímulos consistiu em quatro condições: RWs, PWs, FWs e SCs, com 40 tentativas em cada condição (fig. 1A). O processamento ortográfico chinês envolve o processamento de quatro supostos componentes, isto é, propriedades visuais, ortografia radical, ortografia de palavras e ortografia lexical, que constroem uma estrutura hierárquica de processos cognitivos (Fig. 1B).

RWs são palavras de alta frequência com um único caractere que consistem em dois radicais. Os PWs são formados por dois radicais que são apresentados em suas posições legais, mas não podem ser encontrados no dicionário chinês existente. Notavelmente, em contraste com as LPs na língua alfabética, as LPs em chinês são impronunciáveis ​​e sem sentido, mesmo sem pistas fonológicas e semânticas.

Os FWs são formados por dois radicais apresentados em posições ilegais. SCs são compostos de traços dispostos aleatoriamente que aparecem em caracteres reais e mantêm o mesmo envelope dos caracteres reais.

O ângulo visual horizontal de todos os estímulos, que eram brancos e apresentados em tela preta, foi de 4,37 graus. A porcentagem de pixels, o tamanho da imagem e o número de traços foram combinados entre as condições. A frequência de palavras de LRs e palavras de um único caractere usadas para construir PWs e FWs também foram pareadas.

No presente estudo, foram adotados um design relacionado a eventos e uma tarefa de decisão lexical. Cada estímulo foi apresentado por 600 ms em ordem aleatória, com intervalo entre estímulos randomizado (ISI) variando de 4.000 a 6.000 ms.

Uma cruz de fixação foi apresentada no centro da tela durante o ISI para obter a atividade cerebral basal (Fig.1A). A tarefa de decisão lexical exigia que os participantes julgassem se o estímulo era um caractere real pressionando botões com o dedo indicador direito. Notavelmente, o critério para identificar um personagem real era se ele tinha significado ou não.

Uma seção prática composta por 16 tentativas (quatro estímulos adicionais em cada condição) foi realizada fora do scanner antes do experimento normal para garantir uma compreensão completa das demandas da tarefa.

Aquisição de fMRI e pré-processamento de dados

Os dados de ressonância magnética funcional e estrutural foram coletados por um scanner Siemens Prisma 3.{1}}T com uma bobina de cabeça de canal 32- (Siemens Healthcare) no Centro Internacional de Imagens Cerebrais de Zhangjiang (ZIC) da Universidade Fudan, Xangai, China.

Uma sequência de imagem ecoplanar (EPI) foi usada para aquisição de imagem funcional [TR=720 ms, TE=33 ms, ângulo de inversão=52 grau, tamanho da matriz=110 96, campo de visualização (FOV)=220 196 mm, espessura de fatia=2 mm, número de fatias=72].

Imagens anatômicas, de alta resolução e ponderadas em T1- foram coletadas antes das tarefas (TR =3000ms, TE=2.56ms, ângulo de inversão=8 grau, tamanho da matriz {{6} } 320, FOV=256 256 mm, espessura de corte=0,8 mm, número de fatias=208).

O pré-processamento de imagens foi conduzido pelo StatisticalParametric Mapping-12 (SPM12, Wellcome Trust Centrefor Neuroimaging, Londres, Reino Unido; http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spam). Primeiro, vários volumes não foram registados antes do lançamento do gatilho para garantir o equilíbrio T1.

Os volumes foram realinhados temporalmente ao volume médio do EPI e realinhados espacialmente para corrigir o movimento da cabeça. A imagem estrutural de cada sujeito foi registrada na imagem média do EPI, segmentada e normalizada para o espaço do MontrealNeurologic Institute (MNI).

Os volumes EPI realinhados foram normalizados para o espaço MNI por parâmetros de campo de deformação da normalização da imagem estrutural. Os volumes EPI normalizados foram suavizados com um kernel Gaussiano de 6 mm e filtro passa-alta.

For more information:1950477648nn@gmail.com