发表论文

王穗苹教授团队在《Human Brain Mapping》上发文揭示左角回在语言成分关系表征中的作用

2022122日,认知神经方法学领域国际顶级期刊《Human Brain Mapping》(SCI5IF 5.805)在线刊发了王穗苹教授团队的研究论文:The role of left angular gyrus in the representation of linguistic composition  relationshttps://doi.org/ 10.1002/hbm.25781)本研究在功能磁共振成像实验中,采用1-back复合关系探测(CRP)任务和1-back单词探测(WP)任务,研究汉语短语中不同类型的成分关系,并强调了左侧角回在表示和区分精细的语言组成关系方面的作用。该论文的第一作者为2013级博士张文嘉,王穗苹教授为通讯作者,本实验室为第一完成单位。

组合性是自然语言的一个基本特征,人类可以将更小的语言单位组合成更大的结构化表示,并根据各个部分的组合方式组合意义。理论上,我们可以在句法层面和语义层面对组合机制进行区分。然而,在实践中,很难严格区分支持结构构建的认知过程和支持语义构成的认知过程。过往研究多以单变量分析作为其主要分析工具,这种方法主要对感兴趣区域内大量体素的神经反应进行平均,平均过程可能导致细粒度信息的丢失。而对语言神经机制的研究需要进一步精细化。

本研究共招募24名大学生被试进行fMRI实验,被试在功能性神经影像学检查中完成1-back CRP任务和1-back WP任务,再进行表征相似度分析(RSA)来研究构成语言理解基础的组合过程。RSA方法并不能直接将刺激物的属性映射到大脑的激活,相反,它建立刺激物之间的关系(或刺激物中存在的相似结构)和刺激物的大脑表征之间的关系(或大脑激活中存在的相似结构)之间的对应关系,目的是将刺激的相似结构映射到大脑表征的相似结构。如果发现目标表示差异矩阵 RDM)和大脑区域的神经表示差异矩阵(RDM)之间有很强的相关性,这表明大脑确实区分了不同类型的组成关系。



11-back CRP任务中部分脑区的RSA结果


研究结果显示,在CRP任务中,RDM的组成关系与左侧AG及周围(39%)延伸至枕中皮层(34%)和顶叶下叶(IPL, 27%)的活动模式显著相关。而在WP任务中,RDM的组成关系与大脑任何区域的神经模式均无显著相关性。这一结果强调了左侧AG在表达语言成分关系中的作用,表明左AG具有合成效应。并且研究发现在RSA的帮助下,左侧AG可能在表达和区分不同类型组成关系的细粒度信息方面具有独特的能力。梯度RDM和关联强度RDM都与左侧AG中的活动模式显著相关,这进一步表明,该区域不是简单地将元素组合在一起,它对组合中涉及的特定关系和语义特征高度敏感。

本研究首次将多变量部分RSA应用于语言组合的神经机制研究,并通过对汉语普通话文本的研究,拓展了已有的实证研究范围,证实了左侧AG在表示和区分细粒度语言组合关系中的作用。