默读条件下汉字频率规则性效应以及交互效应的功能磁共振成像

默读条件下汉字频率、规则性效应以及交互效应的功能磁共振成像硕士研究生：谭向杰指导教师：翁旭初研究员答辩日期：2004年6月15日提纲一：研究背景二：研究目的三：研究方法四：研究结果五：讨论六：结论与展望一研究背景从字形（orthography）信息转换到语音（phonology）信息的能力是单词阅读的基础,而字词识别中的频率与规则性效应是探讨形音转换机制的重要手段。频率（frequency）对于高频字词,读者因为对其熟悉,因此不论拼音文字还是汉字,读者都可以由字形直接通达发音；但是对于低频字词，读者需要对其字形进行再加工：对于拼音文字，读者需要根据发音规则进行加工；对于汉字，读者需要根据声旁的发音推测整字的发音。因此，读者对高频单词的反应速度比低频快，称之为频率效应。规则性(Regularity)拼音文字的规则性:发音能否建立在拼写法基础上(拼写到发音的一致spelling-to-soundconsistency)。规则词:hint,mint,lint.不规则词:pint汉字的规则性:声旁与整字关系。声旁与整字发音一致，规则字；如果完全不一致，不规则字。对于规则拼音文字，读者可以通过拼读规则通达发音,但是对于不规则拼音文字，传统的拼读规则不起作用；对于规则汉字，读者可以通过声旁来推断整字发音，但是对于不规则汉字，声旁的发音与整字发音不一致导致了冲突。读者对规则词的反应速度也快于不规则词，称之为规则性效应。交互效应：相对于高频规则词（gave）、高频不规则词（have）、低频规则词（mint），被试对低频不规则词（pint）的阅读速度最慢，错误率最高,因为频率与规则性两个因素同时起作用时产生了附加效应。脑成像研究拼音文字的脑成像研究也研究了频率、规则性效应、交互效应（Fiezetal,1999;Herbsteretal,1997;Howardetal,1992;Petersenetal,1989;Priceetal,1994;Rumseyetal,1997.）。但是PET存在分辨率低的不足。汉字单字阅读的脑成像也有研究报告（Tanetal，2001；Kuoetal，2003），但是不足之处（1）他们分别只考虑了规则效应与频率效应。（2）分别是出声朗读与词汇判断1)系统考虑频率与规则性效应，并研究二者之间存在的交互效应进而对形音关系进行系统的研究。2)默声阅读的原因为什么用事件相关？】二研究目的目的(1):通过研究汉字阅读的频率、规则性及其交互作用，来研究汉字形—音关系的独特性。(2):比较系统的关于汉字阅读中频率、规则性及其交互作用的脑功能成像实验数据。】三研究方法被试：健康大学生、右利手、普通话流利、非语言相关专业刺激材料:左右结构汉字,20个高频规则字20个高频不规则字20个低频规则字20个低频不规则字高频字是指每一百万字中某字出现的次数为1000-2000,低频字是50-100.规则字是声旁发音与整字完全一致,不规则字是声旁与整字完全不一致.刺激呈现：E-prime软件，视觉呈现任务：被试完成默声阅读任务序列实验设计：快速事件相关设计刺激随机呈现刺激间隔（SOA）随机变化（最短2秒，最长24秒，平均6秒）图像采集：SiemensSONATA1.5T磁共振仪（北京市安贞医院）扫描：被试头部严格制动，枕部垫海绵垫解剖像：T1加权，快速旋转回波（FastSpinEcho）脉冲序列（TR=447msTE=15msflipangle=90°FOV=220*220Matrix=256*256）功能像：T2*加权的梯度回波—回波平面成像脉冲序列（EPI）TR=2秒，TE=60毫秒，FOV=220mm*220mm，Flip-angle=90度，矩阵=64*64，平面解析度3.44mm*3.44mm，层厚=5mm，间距=1.5mm。20层连续轴位扫描以覆盖全脑。3D像：快速低角度射频脉冲序列（FLASHTR=30msTE=1.17msflip-angle=35°FOV=325*325Matrix=192*256）进行全脑的三维扫描。数据分析（AFNI软件包）预处理各向同性高斯平滑（FWHM=5mm）不同脑层间配准生成激活图】四研究结果表1高频规则汉字激活区及Talairach坐标激活脑区Brodmann分区坐标(X,Y,Z)mmP值Lmiddlefrontalgyrus9-44,11,330.0026Lprecentralgyrus4-34,6,358.6×10-4Supplementarymotorcortex65,47,370.0042Lsuperiortemporalgyrus22-57,-37,124.8×10-5Lfusiformgyrus37-37,-36,-155.1×10-5Linferiorparietallobule40-44,-30,326.6×10-4Rinferiorparietallobule4052,-30,32Rmiddleoccipitalgyrus1931,-87,41.3×10-5Lanteriorcingulate24-7,-6,390.0066表2高频不规则汉字激活区及Talairach坐标激活脑区Brodmann分区坐标(X,Y,Z)mmP值Linferiorfrontalgyrus47-40,16,-110.0013Lprecentralgyrus4-60,10,51.7×10-5Lmiddlefrontalgyrus9-44,34,333.3×10-3Lmiddlefrontalgyrus8-21,40,392.4×10-4Supplementarymotorcortex66,-19,660.0025Lsuperiortemporalgyrus38-44,14,-160.0019Rmiddletemporalgyrus3944,-74,141.6×10-4Lprecuneus7-27,-44,454.5×10-7Lcingulategyrus24-4,5,360.0018Lfusiformgyrus20-34,-41,-140.0012Rthalamus15,-28,28.3×10-4Rinsula1347,50,-10.0046表3低频规则汉字激活区及Talairach坐标激活脑区Brodmann分区坐标(X,Y,Z)mmP值Lmiddlefrontalgyrus10-32,49,-73.7×10-5Supplementarymotorcortex6-1,12,486.5×10-4Lprecentralgyrus4-44,-10,554.0×10-5Lpostcentralgyrus3-57,-14,491.1×10-4Rsuperiorfrontalgyrus1022,51,-10.0025Linferiorparietallobule40-27,-42,504.9×10-6Lsuperiorparietallobule7-24,-60,621.1×10-5Rangulargyrus3947,-70,355.6×10-6Lmiddleoccipitalgyrus37-45,-60,-82.5×10-6Rlingualgyrus1925,-75,03.1×10-4Rmiddleoccipitalgyrus1831,-85,107.7×10-5Rprecuneus1931,-70,373.1×10-6Lfusiformgyrus36-41,-34,-221.1×10-7Rfusiformgyrus1825,-94,-213.5×10-4Lparahippocampalgyrus-40,-16,-141.7×10-4Lanteriorcingulate24/32-18,35,-37.8×10-6Ranteriorcingulate246,27,-16.9×10-4Rcingulategyrus245,-12,276.4×10-4Lthalamus-14,-14,-23.4×10-4Rthalamus8,-8,187.7×10-4表4低频不规则汉字激活区及Talairach坐标LIR激活脑区Brodmann分区坐标(X,Y,Z)mmP值Lmiddlefrontalgyrus10-34,52,-85.2×10-5Linferiorfrontalgyrus47-51,18,22.1×10-7Lsuperiorfrontalgyrus10-17,60,181.9×10-4Rmiddlefrontalgyrus954,15,323.1×10-4Supplementarymotorcortex62,18,537.4×10-8Lprecentralgyrus4-60,-14,347.2×10-6Linferiortemporalgyrus37-41,-57,-45.0×10-10Lsuperiortemporalgyrus22-57,-38,122.7×10-6Lfusiformgyrus37-37,-40,-144.7×10-9Rinferiortemporalgyrus1944,-54,-55.6×10-4Linferiorparietallobule39-40,-36,552.7×10-4Lsuperiorparietallobule7-27,-57,612.2×10-7Lpostcentralgyrus5-31,-41,646.8×10-5Lmiddleoccipitalgyrus18-34,-83,27.3×10-5Rmiddleoccipitalgyrus1931,-78,151.6×10-4Rinsula1337,12,-32.2×10-4Lcingulategyrus24-1,-1,309.3×10-4Rcingulategyrus3121,-52,243.4×10-4频率效应作用激活图左侧额中回（BA9）、左侧额下回（BA47）、左侧颞下回（BA37）、辅助运动区（BA6）、左侧运动前区（BA4）、双`侧纹外皮层（BA19）低频汉字的激活显著强于高频汉字的激活，表现出显著的频率效应。规则性效应的作用激活图右侧岛叶（BA13），不规则汉字的激活显著强于规则汉字的激活，表现出显著的规则效应。四类刺激作用激活图由上图可以看出左侧岛叶（BA47）及扣带回前部、后部(左侧，BA24；右侧，BA31）在阅读低频不规则汉字时激活最强，表现出频率与规则性之间的交互效应。】五讨论本实验结果统计了四种刺激条件下大脑脑区激活。我们的讨论将主要集中在频率效应、规则性效应、交互效应三部分。频率效应1：左侧额下回的频率效应与Fiez等（1999）采用英语单词所观察到的实验结果非常相似。被试在阅读汉字时，对于较熟悉的高频汉字，被试可直接通过词汇水平的形—音通路直接通达单词的发音。而对于不熟悉的低频汉字，被试似乎只能借助声旁的发音阅读整字，并由此激活了左侧额下回。如果这种解释合理的话，那么汉字中也存在一定的形—音转换规则，而且其神经基础也与拼音文字一样位于左侧额下回，尽管这种规则与GPC有一定差异大量功能成像研究显示，左侧额下回可分为两个亚区，分别对应于语言加工中的语音与语义成分（Bookheimer2002;Buckneretal.,1995;Dembetal.,1995;Fiebachetal.,2002;Fiez,1997;Fiezetal.,1999;FiezandPetersen,1998;Gabrielietal.,1998;Poldracketal.,1999;Price,2000;Wagneretal.,2000,2001）。本研究发现的激活部位位于前一个亚区。2：左侧额中回（BA9）:本实验首次观察到该脑区在阅读汉字时显示出显著的频率效应。该脑区在许多以汉字词为实验材料的研究中都可以见到明显的激活（e.g.,Wengetal.1