言語: 意味の違和感で N400

ソース: サラ I. ギンベル ジョナス t. カプラン所-南カリフォルニア大学

理解言語は、人間ができる最も複雑な認知タスクの 1 つです。文のフォーム意味する個々 の単語を結合するときは、可能な選択肢の信じられないほどの量を与え、脳はコヒーレントの組み合わせを形成するとき、および意味を損なう異常が表示されますを識別することが重要です。広範な研究は、特定の頭皮に記録された電気イベントが期待のこの種の偏差に敏感であることを示しています。重要なは、これらの電気の署名に違和感の予期しない意味に固有、したがって脳の異常の他の種類の一般的な反応とは異なる。

意味的に違和感の神経生理学的相関は、文章に意味的に一致と不一致の終了を示す範例を使用して実験的検討されています。もともと 1980 年に導入された、意味違和タスクを呈する参加者一連の文章の一致または不一致のどちらかの単語で終わる。応答が意味の違和感より一般的に驚きのためであることをテストするためいくつかの文章は、異なるサイズで提示の単語を含まれています。¹文に意味の最後は、事象関連電位 (Erp) として知られている頭皮で書き込み可能なある特定の電気イベントを引き出すために示されています。ERP は、特定の感覚、認知、またはモーター イベントから生じる測定した脳の反応です。事象関連電位は脳波 (EEG) 病と正常機能患者の脳機能を評価の非侵襲的手段を使用して測定されます。N400、として知られている、頭皮全体を発見した特定の ERP 成分は、意味のイベントへの応答で大きい振幅を示しています。N400 は刺激発症後 250 ~ 400 ms について発生する脳波信号の負方向の偏向です。一般に、初期電位は感覚運動処理、後電位 N400 のような認知的処理を反映反映します。

このビデオでは、脳波を使用してセマンティック違和タスクを管理する方法を示します。ビデオは、セットアップと脳波の管理をカバーし、意味の違和感でコントロールとターゲットの両方の刺激に関連する事象関連電位の分析です。彼らは制御文と文の意味を表示しながら、脳の活動を記録し、このタスクでの参加者が脳波電極に設定されます。脳波手順ハビビらに似ています。、¹とタスクを Kutas と Hillyard モデルです。²時の事象関連電位不調和とちぐはぐな文章全体の平均が、選択した時間帯に、各イベントに関わる神経基盤を比較できます。

1. 参加者募集

1. 実験の参加者 20 名を募集します。
2. 参加者研究手順の完全に通知されている、すべての適切な同意書に署名したことを確認します。

2. データの収集

図 1: 電極配置します。眼球運動の成果物や乳様突起動きを記録 (A) を検出する表面電極の配置。直接すぐ下に頭の後ろにバンプに眉毛の間から測定の図。この測定値の 10% は半ば目マークの上測定、キャップの FPZ 電極が (B) に配置されています。

1. 脳波準備 (注: これらの手順は、Synamps 2 のアンプと 64 チャンネル クイック キャップ Neuroscan 4.3 システムで使用します)。
   1. 脳波研究の参加者に参加する前に自分の髪の毛製品 (例えばゲル、マウス、またはリーブインコンディショナー) をなりません。
   2. 導電性電極ゲル (すなわち、クイック ゲル) で 2-4、10 ml 注射器を満たしなさい。それは空気泡を解放するためにそれを使用する前にゲルを攪拌する勧めします。
   3. 髪をブラシし、頭皮を徹底的に (約 5 分)。
   4. アルコールや綿のガーゼできれいな頭は。また電極の配置のための皮膚をきれいに: の下と左上 (それぞれの耳)、背後にある 2 つの突起の眼 VEO (垂直電気眼)、許 (水平電気眼; それぞれの目の遠い側面図 1、左)。
   5. 両面接着ディスクを使用すると、電極を配置します。
   6. (下の後ろの頭のバンプ) イオン (眉毛、半ば目) 間で直接正面からヘッドを測定します。この距離 (小規模、中規模、または大規模な) キャップのサイズを決めます。キャップ額の測定距離の 10% をマークし、半ば前頭葉電極 (FPz) はこのマークがポイントに配置ことを確認してください。
   7. キャップに彼らのそれぞれのコードに表面電極を取り付けます。
   8. ゲルの電極の充填、鈍針の先端を使用してので、頭皮に直接接触電極は、電極の下に脇毛をこすり開始します。皮膚を傷つけないように留意します。
      1. 電極を少し持ち上げると、ゲルを挿入しやすくなります。ほとんどの場合、電極の下に毛があります。よいインピー ダンスの道を移動することになります。
   9. 防音仕様の部屋に参加者、キャップと個々 の電極に接続します。
   10. それの下で 10 KΩ を維持する電極頭皮接続のインピー ダンスを確認します。インピー ダンスが高い場合は、電極が導電性ゲルとは、頭皮との接触を確認します。
       1. インピー ダンスは交流電流の流れを妨げる傾向です。高インピー ダンス データ内のノイズを増やすことができ、研究開始前に最小限に抑える必要があります。
       2. ほとんどの場合、髪は電極の邪魔です。方法のうちに移動はよりよいインピー ダンスを得るべきです。
   11. 一度すべての電極に適したインピー ダンスをノイズの void 脳波トレース、データ収集を開始できます。
2. 脳波データの収集
   1. 作業を行う参加者を準備します。
      1. (音響および電気的シールド) 音と光減衰の部屋でコンピューターの画面から 75 cm の椅子に参加者を配置します。
      2. 彼/彼女が彼らの前に画面上で一度に 1 つの単語を提示 7 word 文章を読んでを参加者に伝えます。実験の終わりに文の内容についての質問に答えるために各文を読むためです。
         1. 文の 7 つの言葉のそれぞれが 100 ms、1000 ms の刺激間隔の各単語の間で個別に表示されます。
            1. 言葉は、実験中の目の動きを最小限に抑えるには、画面の中央に一度に 1 つずつ掲載されています。
         2. 参加者はまず、10 の練習文を見る。
         3. 120 文の 2 つのプレゼンテーションで、ランダムな順序で 240 の刺激を示します。文の 3 分の 1 が通常文の最後の単語は意味の文の残りの部分と一致です。文の 3 分の 1 が不適合の文の最後の単語が意味の文の残りの部分と一致です。文の 3 分の 1 が通常文の最後の単語が文の残りの部分よりも大きなフォントでされます。
3. システムを起動し、機能上のタスクのプレゼンテーションで脳波の記録を連続しています。
4. 脳波、1024 の利得と帯域通過 0.01-100 のアンプによって増幅される Hz。
5. 瞬目反応によって汚染された試験およびオフライン アーティファクト除去 (試験の約 15%) がエリミネートされます。

3. データ分析

1. 平均突起にデータをオフラインで参照します。
2. エポックは、エポック刺激の開始前に 200 ms を使用して訂正基準です。
3. 運動の成果物の修正、なかに任意の脳波電極の信号変化を超えるもの 150 μ の新紀元を除外します。
4. オフラインでデータをデジタル フィルター (帯域 0.05 20 Hz)。
5. 各センテンス (図 2) の時間のコースの Pz 記録サイトから表示されている ERP の平均値を使用します。
   1. 頭頂のピーク (潜時や振幅) N400 が自動的にすべての電極から取得します。

図 2: セマンティック違和タスクの結果。参加者は、一度に 1 つの単語、文が提示されます。1 ずつ、100 ミリ秒で表示されます word の空白の画面。参加者は不調和の文章は (赤い)、(青) ちぐはぐな文章を見るし、大きいサイズ (グリーン) で最後の言葉を発表する、文章します。最後の言葉が表示されたら、ちぐはぐな文章のみは N400 応答を生成します。最後の言葉が不調和が、サイズが大きいと、それ以降 P560 応答があります。

6. 統計解析
   1. 一致、不一致、常軌を逸したサイズ条件の頭頂の Pz 電極から ERP 平均値をプロットします。
   2. ピーク振幅と待ち時間には、ターゲット コントロールとコントロール刺激の違いがあるかどうかを決定するのに各遅延範囲の F テストを使用します。

場所参加者表示不調和文、ちぐはぐな文と文の最後の単語が提示された大きいサイズで意味違和タスクでちぐはぐな文章 (図 2青) は負方向 N400 応答があった。文章意味逸脱はなかった意外な要素 (大きい最後の言葉) と N400 応答を示さなかったが、P560 反応の亢進 (図 2赤) を表示しました。N400 応答は文の最後の単語のプレゼンテーションの後、約 250 ms を開始し、刺激発症後約 400 ms のピークします。

これらの結果は、頭頂葉、特にと、脳内の電気的活動登録ちぐはぐな意味の単語が文の一部として提示されることを示します。この電気のイベントは、継続的な文には意味的に不適切な単語の処理の中断を示す神経プロセスを反映しています。N400 はタイミング、分類、および自然言語処理と理解にかかわる認知過程の相互作用に関する有用な情報を提供するようです。

本研究は、ERP 方法、特に、高時空間解像度の利点のいくつかを示します。このパラダイムで自然な読み取りをシミュレートする単語刺激提示されます非常に簡単に連続。脳波の優れた時空間解像度のため、刺激に対する電気的応答を個別に識別することがおります。

意味処理のマーカーとして、N400 は子供のころから成人期への言語の開発を理解するうえで便利なツールをすることができます。このコンポーネントの研究は、19 ヶ月歳の赤ちゃんでさえ彼らは彼らが見ている写真が一致しない単語を聞くとき意味違和感効果があるを示しています。³これは、適切な状況に言葉に一致するためのメカニズムの非常に初期の存在を示しています。しかし、若い青年を示す一致と不一致の言語サーキットパソロジー N400、このコンポーネントの応答プロファイルはまだ大人のように、微妙ですたとえば、違和感の程度が異なるに敏感ではありません。⁴これらの研究は、意味処理のインデックスとしてこの ERP 成分の感度を示します。

1. Habibi, A., Wirantana, V. & Starr, A. Cortical Activity during Perception of Musical Rhythm; Comparing Musicians and Non-musicians. Psychomusicology 24, 125-135 (2014).
2. Kutas, M., & Hillyard, S. A. (1980). Reading Senseless Sentences: Brain Potentials Reflect Semantic Incongruity. Science, 207(4427), 203-205.
3. Friedrich, M., & Friederici, A. D. (2004). N400-like Semantic incongruity effect in 19-month olds: Processing known words in picture contexts. Journal of Cognitive Neuroscience, 16(8), 1465-1477.
4. Benau, E. M., Morris, J., & Couperus, J. W. (2011). Semantic processing in children and adults: Incongruity and the N400. J Psycholinguist Res, 40, 225-239.