Neurokognitivne metode

i

jezična obrada

Nevena Padovan- prof. logoped i doktorandica sveučilišnog interdisciplinarnog doktorskog studija ‘Jezik i kognitivna neuroznanost’

copyright: http://mmil.ucsd.edu/research/

Trokut kognitivne neuroznanosti

Komputacijski model

Kognitivna arhitektura

Neuralna arhitektura

ponašanje

neurofiziologija

neuroanatomija

(Hickok & Poeppel, 2007)

NEUROKOGNITIVNE METODE

EEG/ERP > elekroencefalografija /evocirani potencijali (eng. electroencephalography/event-related potentials

MEG > magnetoencefalografija (eng.magnetoencephalography)TMS > transkranijalna magnetska stimulacija(eng. transcranial magnetic stimulation)

PET > pozitronska emisijska tomografija (eng. positron emission tommography)

fMRI> funkcionalna magnetska rezonancija

(eng. functional magnetic resonance)

• vrsta metode: snimanje vs. stimulacija• svojstvo mozga koje se koristi• prostorna i vremenska rezolucija

> stvarna vrijednost je u odabiru metode najprihvatljivije za istraživanje određenog problema

Neurokognitivne metode se razlikuju prema:

mozak

kolumna

slojneuron

dendrit

sinapsa

4

3

2

1

0

-1

-2

-3

-4-3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7

milisekunda sekunda minuta sat dan

Log

vel

ičin

a (m

m)

Log vrijeme (sekunda)

snimanje jednog neurona (eng. single-cell recording)

snimanje grupe neurona (eng. multi-unit recording)

ERP/ MEG fMRI

PETTMS

prostorno-vremenska osjetljivost neurokognitivnih metoda

EEG / MEG

-snimaju elektromagnetske signale mozga putem senzora razmještenih po skalpu

- neinvanzivne, izravne metode

EEG SENZORI

o aktivne elektrode (od 2 do 128)

o referentne i ground (eng.; uzemljenje) elektrode

Elektroencefalografija (EEG)

Magnetoencefalografija (MEG)

magnetski zaštićena sobaVectorView system Neuromag

vakuumsko, termos spremište (’dewar’)napunjeno helijem

SQUID senzori (~ superprovodljivi magnetometri)

MEG

EEG

magnetsko polje Zemlje>> 25-65 µT (mikrotesla)1.5, 3 T

(Tesla)

50,000 x >

Osnova BOLD signala fMRI scan

fMRI

spontana moždana aktivnost

vs

evocirana moždana aktivnost

ERP(event-related potentials)> potencijali vezani uz neki događaj (evocirani potencijali-EP)– aktivnost koja nastaje kao odgovor na neki podražaj uprosječena na puno mjerenja (eng. trials)

http://www.coastalneurotherapy.com/ERP.html

Rezultatielektromagnetskih

i hemodinamičkih

metoda

Marinković, 2004

ohemodinamičke metode (fMRI)?- visoka prostorna rezolucija

oelektromagnetske metode (EEG/MEG)?- visoka vremenska rezolucija (ms) - multidimenzionalnost

ISTRAŽIVANJA JEZIKA ?

Multidimenzionalnost elektromagnetskih metoda

Polarnost• ovisno o orijentaciji polova mjerenih električnih polja,neuralna aktivnost se reflektira kao pozitivni ili negativni otklon

N: negativnostP: pozitivnost

Latencija • vrijeme u kojem se pojavljuje aktivacija u odnosu na početak podražaja

Amplituda odražava razinu moždane aktivnosti

Distribucija na skalpu ili topografija

• informacije o generatorima signala u mozgu.

KVALITATIVNO RAZLIČITE KOMPONENTE

KVALITATIVNO RAZLIČITI KOGNITIVNI PROCESI

- dobro opisane različite komponente koje odražavaju različite procese jezične obrade

fonološke

EEG /MEG > uvid u sintaktičke aspekte

semantičke jezične obrade

Fonološka obrada

...ba ba ba ba ba ba ba ba ba pa ba ba ba ba ba ba ba ba pa ba ba ba ba ba ba pa ba...

odgovor na česti podražaj

odgovor na rjeđi podražaj

“mismatch negativity” (MMN)- fronto-centralna negativnost 100–250 msautomatski proces- ne zahtjeva usmjerenu pažnju ispitanika

P300

- centro-parijetalna distribucija- 250–300 ms- reakcija na rijetki podražaj uz usmjerenu pažnju

slušno razlikovanje

ODRASLI> Näätänen, 1990; (za pregled, Näätänen i sur., 2001)

MEG, fMRI> slušni korteks bilateralno (npr., Alho i sur., 1998)> aktivacija slušnog korteksa bilateralno uz jaču aktivaciju u desnoj gornjoj sljepoočnoj vijuzi - odražava razlikovanje visine tona i trajanja negovornih zvukova i dodatna frontalna aktivacija zbog procesa pažnje (Opitz i sur., 2002; Doeller i sur., 2003; Schall i sur., 2003; Molholmi sur., 2005).

DJECA

> uvijek vidljiv kao negativnost kod odraslih, MMN kod djece može biti negativan (Cheour i sur., 1998; Kushnerenko i sur., 2001) ili pozitivan (Dehaene-Lambertz, Dehaene, 1994; Friederici i sur., 2002; Leppa¨ nen i sur., 1999; Weber i sur., 2004) i ponekad varira u distribuciji i latenciji (za pregled, Cheour i sur., 2000).

DJECA

- u dobi 2-3 mjeseci > razlikovanje samoglasnika u prvim mjesecima života(Cheour i sur., 1997; ; Leppa¨ nen i sur., 1999; Pihko i sur., 1999; Friederici i sur., 2002, 2004), razlikovanje suglasnika (Dehaene-Lambertz and Baillet, 1998; Rivera-Gaxiola i sur., 2005) i kod novorođenčadi (Cheour-Luhtanen i sur., 1995).

- razlikovanje fonema materinskog jezika 6 - 12 months (Cheour i sur., 1998; Rivera-Gaxiola i sur., 2005):

6 i 7 mjeseci > razlikovanje fonema materinskog i nematerinskog jezika,11 i 12 mjeseci > pokazuju jedino razlikovanje fonema materinskog jezika

- važnost naglaska za prepoznavanje riječi > 10-mjeseci

- razlikovanje dugih nasuprot kratkih samoglasnika u CV slogovima razlikuje novorođenčad iz rizične i nerizične skupine za disleksiju (Leppa¨ nen i sur., 1999; Pihko i sur., 1999)

- dvomjesečna rizična djeca iz PJT obitelji > zakašnjeli odgovori na zadatcima razlikovanja 2 sloga sa samoglasnicima različite duljine (dugi vs kratki) (Friedrich i sur., 2004).

PJT

Electrophysiological evidence for delayed mismatch response in infants at ‐risk for specific language impairmentPsychophysiologyVolume 41, Issue 5, pages 772-782, 9 JUL 2004 DOI: 10.1111/j.1469-8986.2004.00202.xhttp://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1469-8986.2004.00202.x/full#f1

Friedrich i sur., 2004- dugi vs kratki samoglasnici u slogovima

PsychophysiologyVolume 41, Issue 5, pages 772-782, 9 JUL 2004 DOI: 10.1111/j.1469-8986.2004.00202.xhttp://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1469-8986.2004.00202.x/full#f4

Electrophysiological evidence for delayed mismatch response in infants at ‐risk for specific language impairment

Friedrich i sur., 2004- zakašnjeli odgovor za razlikovanje dugih i kratkih samoglasnika kod rizične i nerizične djece

.... __ rizična djeca nerizična djeca

• 4–5 mjeseci rizična PJT djeca smanjeni odgovori kod razlikovanja naglasaka dvosložnih riječi (Weber i sur., 2004)

• Longitudinalna studija s retrospektivnom analizom pokazuje da su odstupanja u dobi od 4–5 mjeseci u korelaciji s jezičnim poteškoćama djece u dobi od 4 godine(Weber i sur., 2005).

N400 = negativna komponenta s najvećom amplitudom oko 400 ms nakon podražaja

odražava integraciju

semantičkih informacija

u smislenu reprezentaciju

Semantička obrada

N400 je osjetljiv na:- semantičke i kategorijske odnose-učestalost riječi- kontekst(lokalni i globalni)

- ‘priming’

-N400 > krosmodalan-sličan i na jednoj riječi, rečenici, diskursu i širem kontekstu

Kutas & Federmeier, TICS, 2000

N400 > pokušaj pristupa značenju ili integracije značenja u trenutni kontekst- evociran podražajajem koji nosi (ili potencijalno nosi) značenje

Helenius i sur. 2009

© The Author (2009). Published by Oxford University Press on behalf of the Guarantors of Brain. All rights reserved. For Permissions, please email: journals.permissions@oxfordjournals.org

Riječi – (neriječi)- pseudoriječi

> PJT rizična djeca (temeljem bihevioralnih testova provedinih u dobi od 2,06 godine)već su u dobi od 19 mjeseci pokazala odstupanja u ERP odgovorima vezanim uz leksičko-semantičku obradu u usporedbi s svojim nerizičnim vršnjacima:

- izostanak N400 efekta u dobi od 19 mjeseci (Friedrich, Friederici, 2006) (i čak 14 mjeseci (Friedrich, Friederici, 2005b))- djeca s PJT-om djeca: poteškoće s leksičko – semantičkim reprezentacijama koje onemogućavaju prepoznavanje semantičkih neslaganja riječi i slike

Riječ-slika

Uprosječeni ERP odgovori za slušno predstavljenu riječ kongruentnu i nekongruentnu predstavljenom slikomOkomite linije predstavljuju početak riječi. (A) djeca uredna razvoja i odrasli pokazuju N400 efekt (B) ERP djece u dobi od mjeseci dijagnosticirane kao PJT rizični u dobi od 2.5 godine

P600 = pozitivna komponenta s vrhom oko 600 ms nakon podražaja

Sintaktička obrada

- različiti obrasci kod djece uredna jezičnog razvoja i djece s disleksijom

Sabisch, Hahne, Glass, von Suchodoletz i Friederici, 2006

(Auditory Language Comprehension in Children with Developmental Dyslexia: Evidence from Event-related Brain Potentials )

ERP- djeca s PJT-om u dobi od 10- 12-godina > razlika od vršnjaka u semantičkoj obradi narazini rečenice- izostanak N400 komponente uz P600- izostanak N400 efekta može upućivati na slabije leksičko-semantičke reprezentacijeciljnih riječi (Sabisch i sur., 2006).

Averaged ERPs to Auditorily Presented Correct and Semantically Incorrect Sentences

dobra vremenska rezolucija u prostoru?

Multimodalna metoda-aMEG

Marinković, 2004

KADA?-izvrsna vremenska rezolucija (ms)

GDJE?:- “inverzni” problem: odakle potječe aktivnost mozga snimljena senzorom?

procjena lokalizacije na temelju određenih pretpostavki:

- generatori moždane aktivnosti su distribuirani

- generatori se nalazi u sivoj tvari

- sensor - space vs. source-space

Slušna obrada riječi

Vizualna obrada pisane riječi

Riječi-slušna i vizualna obrada

Marinkovic i sur, 2003

Travis i sur., 2011.

Razumijevanje riječi u dobi 12- 18 mjeseci

- signal correlated noise (SCN) podražaji sintetizirani su da je amplituda riječi primjenjena na ‘ružičasti šum’ koji je pojasno-filtriran na istu frekvenciju spektra kao i polazna riječ- kongruentni i inkongruentni parovi riječ-slika-1.

Travis i sur., 2011.

Neurokognitivne metode:

- obrasci uredne jezične obrade kod odraslih- obrasci jezičnog usvajanja kod djece- odstupanja u jezičnoj obradi i usvajanju

- razumijevanje prirode jezične obrade i usvajanja i njihovih pozadinskih procesa - razumijevanje mogućih odstupanja jezične obrade i usvajanja

- prevencija- intervencija

HVALA NA PAŽNJI!

copyright: http://mmil.ucsd.edu/research/