S Vanhoutte, G Strobbe, P van Mierlo, M Cosyns… 2015
Early lexico-semantic modulation of motor related areas during action and non-action verb processing
행위동사처리 결손들이 운동시스템의 손상을 가진 질병들에서 설명되어지고 있지만 이 영역에서 시간적처리에 관한 연구는 보고되지 않고있다. 본 연구에서는 행위와 비행위동사처리가 건강한 참가자에게서 뇌전도를 이용하여 비교되었다. 이들 자료는 운동장애 분야에서 조절조건으로 제공될 수 있을 것이다. 시간주기와 전위크기 뿐 만아니라 전류원 재건술도 ERP에서 적용되었다. 행위동사는 155-174ms에서 양쪽 감각운동 영역에서 더 높은 활성을 보였고 219-238ms에서 양쪽 DLPFC에 더 높은 활성을 보였다. 손 행위동사처리는 동사와 관련된 행위 운동프로그램을 활성시켰다. 이것은 뇌의 핵심적 운동피질영역들에만 국한 되지 않게 보였다. 광범위한 뇌의 운동 네트워크가 포함될 것으로 가정된다. 감각운동활성이 행위동사 이해하는 것에 기초가 되는 것으로 보이는 반면, DLPFC활성은 포함될 수 없다.
행위관련 단어처리동안 운동피질 활성의 기능, 타이밍, 필요성에 관한 어떠한 합의도 이루어지고 있지 않다. 운동시스템의 손상이 행위동사 처리에 있어서 장애를 유발한다고 보고되고 있다.
동사는 더 복잡한 의미와 문법적 제약을 가지기 때문에 명사보다 근본적으로 어렵다(Druks, 2002).
행동과 공간적 정보는 많이 보고되고 있지만 시간적 과정을 적절히 보여주는 연구는 없었다.
본 연구의 목적은 EEG를 사용하여 운동병리적 측면에서 행위동사 처리동안 운동관련 뇌활성을 평가하기 위함이다. 모든 행위동사는 운동피질에서 국소적 활성을 유발할 수 있는 손과 팔의 운동수행을 나타내었다.
- 손과 팔 운동과 관련된 동사 50개, 신체와 관련없는 추상 동사 50개
- 동사 의미관련성 5첨척도로 평정
- 자극은 무작위로 0.7Hz 빈도로 계속 제시되고 마음속으로 읽기
ERP analysis
단어자극에 대해 보통 6개 피크가 유발된다. P1, N2, P3는 처음 시각처리와 시각주의와 관련 된 것으로 알려져있고 N1, P2, N400은 언어처리를 반영하는 것으로 알려져 있다. 따라서 N1, P2, N400을 분석하였다.
- N1; 50-200ms, P2; 100-250ms, N400; 300-500ms
이들 시간창은 grand average 파형에 기반을 두고 이전 연구들을 참고하여 선택하였다(Duncan et al., 2009; Weber-Fox, 2001).
통계적 분석은 IBM SPSS Statistics 19.0으로 수행하였다. 주기와 진폭크기는 P2와 N400에 대해서 세 가지 대상자 내의 요소를 반복측적 ANOVA를 이용하여 분석되었다; 반구(왼쪽, 중앙, 오른쪽), 영역(전방, 중앙, 후방), 동사(행위동사, 비행위동사)
GFP는 모든 대상자에 대해서 모든 전두엽과 두정엽 센서에 걸쳐 각각 동사 조건에 대해서 계산되었다. GFP는 ERPs에 대해서 전체신호의 Strength 시간과정을 설명한다.
ERP 파형에서 300ms이내 행위동사와 비행위동사 사이의 통계적 차이가 나타나지 않았다.
행위동사와 비행위동사 처리는 자극이후 165ms에서 현저한 피크가 유발된다.
핵심적인 언어처리 뇌영역- STS, IFG
언어처리와 부분적으로 관련된 뇌영역- fusiform gyrus, supreamaginal gyrus
155-174ms에서 행위동사처리동안 비행위 동사처리 보다 통계적으로 높은 활성을 보였다.
개념이해에 대한 근본적 어휘 의미정보가 인출되는 200ms내에서 유의한 감각운동 영역의 차이가 관찰되었다.
감각운동 영역과 다른 언어처리 영역들이 기능적으로 연결된다는 체화된 인지이론과 같은 입장이다.
219-238ms, 양쪽 DLPFC가 행위동사에서 더 유의하게 높은 연관성을 보였다.
DLPFC는 운동행위의 인지조절에서 중요한 역할을 하는 뇌의 고차원 명령운동영역으로 보인다. 이곳은 운동과 관련된 뇌 구조들로 운동정보를 받고 운동조절과 행위계획을 통합하는 곳이다.
정신적 상상효과는 300, 500, 700ms에서 보고되었다.
"구체성(concreteness) 효과"는 N400에서 나타난다. 이것은 의미처리를 반영한다.
ERP파형에서 300ms내에 행위동사와 비행위동사 사이의 통계적으로 유의한 차이가 나타나지 않았다.
EEG연구의 공간해상도가 제한을 받음에 따라서 그 결과를 조심스럽게 해석될 수 있다. 이런 제한된 공간해상도를 해결하기 위한 좋은 분석 또는 해석이 가치있는 정보를 줄 수 있을 지라도 수행되지 않았다.
Conclusion
한 단어의 동사처리는 단어가 나타난 이후 165ms에서 가장 현저한 피크 활성이 유발되었다. 몇몇 뇌 언어영역에서의 명확한 활성이외에도, 양쪽 감각운동 피질이 연관되었다. 이런 감각운동 활성은 155-174ms의 비행위동사 처리동안 보다도 행위동사 처리동안 유의하게 높았다. 이 결과는 다음과 같은 단어-특이적 의미차이가 날 것이라는 것을 제시한다. 1) 문법 수준의 혼동이 배제될 수 있다. 2) 근본적인 언어-의미 정보가 인출되는 것으로 알려진 200ms내에서 발생한다. 3) 어휘 접속과 의미 인출이 포함된 뇌 영역들은 동시에 활성된다. 219-238ms에서, 비행위동사와 비교해서 행위동사가 행위 계획에 포함되는 뇌의 고차원 명령 운동영역인 DLPFC의 유의하게 높은 활성을 유발하였다.
따라서 손행위동사는 동사와 관련된 행위의 운동 프로그램을 활성하는 것으로 보인다. 이것은 뇌의 핵심적인 운동 피질영역에만 제한되는 것이 아니다. 광범위한 뇌의 운동 네트워크가 포함될 것이라 가정된다. 감각운동 활성이 행위동사 이해에 자동적이고 필연적으로 나타나는 반면에 DLPFC 활성은 포함되지 않았다. 그럼에도 불구하고 본 연구의 결과들은 개념이 뇌의 특정 언어 영역에 그리고 신경학적 행위와 지각 시스템에 표상된다는 체화된 인지를 지지한다. 차후의 운동 시스템에 손상을 입은 장애에 대한 EEG연구는 손행위동사 처리 동안 운동관련 뇌 활성의 이해에 기여를 할 수 있을 것이다.
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