Neurophysiologische Mechanismen des Sprachverständnisses

Alle Experimente und Aufzeichnungen werden in der Epilepsieüberwachungseinheit (EMU) der Universität von Alabama in Birmingham (UAB) stattfinden. Alle Elektroden, die zum Sammeln von Daten verwendet werden, sind im Rahmen der Standardbehandlung vorhanden, um die Epilepsie des Patienten zu behandeln, indem die neuronale Aktivität überwacht wird, um eine bevorstehende entsprechende Operation zu leiten. In allen Experimenten wird die neurale Aktivität von den Standardelektroden aufgezeichnet, wobei entweder ein von der FDA zugelassenes High-Fidelity-Neuralynx-Atlas-Verstärkersystem (Bozeman, MT) oder ein Standardaufzeichnungssystem (Natus Quantum Recording System, Pleasanton) verwendet wird , CA), das normalerweise zur Überwachung der Anfallsaktivität für klinische Zwecke während des Krankenhausaufenthalts des Patienten verwendet wird. Im aufgabenbezogenen Stimulationsexperiment wird die Stimulation mit einem elektrisch isolierten Standard-Stimulator (Nicolet Cortical Stimulator, Natus, Pleasanton, CA) abgegeben.

Nur Wort-für-Wort-Aufzeichnungsaufgabe. Die Teilnehmer werden gebeten, Sätze zu lesen und zu verstehen, die Wort für Wort präsentiert werden. Die Teilnehmer bewegen sich in ihrem eigenen Tempo durch den Satz, indem sie eine Taste drücken, um zum nächsten Wort des Satzes zu gelangen. Am Ende jedes Satzes werden den Teilnehmern 4 Bilder präsentiert, und ihre Aufgabe besteht darin, auszuwählen, welches der 4 Bilder dem gerade gelesenen Satz entspricht. Drei Satztypen werden vorgestellt: Objektrelative Sätze (z. „Die Katze, die der Hund jagte, war braun“), subjektrelative Sätze („Die Katze, die den Hund jagte, war braun“) und Kontrollsätze („Die braune Katze jagte den Hund“). Die 4 Bilder untersuchen gleichzeitig die Patient/Agent-Zuordnung (d. h. "wer hat wen gejagt?") und Komplement-Substantiv-Zuordnung ("war die Katze oder der Hund braun?"). 1 der 4 Bilder ist korrekt, 1 Bild zeigt einen Patient-Agent-Fehler, 1 zeigt einen Komplement-Substantiv-Fehler und 1 zeigt beide Fehler gleichzeitig.

Stimulationsaufgabe. Die Probanden führen wie zuvor eine Aufgabe zum wortweisen Lesen von Sätzen durch, nur wird für diese Aufgabe bei einigen objektbezogenen Satzversuchen eine intrakranielle Stimulation an der Phrasengrenze in der Mitte des Satzes angewendet. Dies wäre zum Beispiel das Wort „gejagt“ im objektrelativen Satz „Die Katze, die der Hund gejagt hat, war braun“. Stimulationsparameter. Die intrakranielle Stimulation wird 1 Sekunde lang mit 50 Hz abgegeben. Diese Stimulationsparameter sollen die lokale Verarbeitung unterbrechen, wenn sie an Bereiche außerhalb der primären motorischen und sensorischen Kortizes abgegeben werden. Die Prüfer wählen die zu stimulierenden Elektroden basierend auf den anatomischen Positionen der Aufzeichnungsstellen für diesen Patienten und basierend auf vorläufigen Analysen der aufgezeichneten Aktivität in Nur-Aufzeichnungssitzungen vor der Stimulationssitzung. Die intrakranielle Stimulation wird mit gleichzeitiger intrakranieller Aufzeichnung durchgeführt. Die Länge der Stimulationssitzungen muss auf ein Minimum reduziert werden, um eine Ermüdung des Patienten und andere Auswirkungen einer zu starken Stimulation zu vermeiden. In unseren vorläufigen Daten haben die Ermittler herausgefunden, dass die Ermittler 8 Stimulationsversuche an 2 verschiedenen Stimulationsorten für einen gegebenen Patienten erfassen können. Die Untersucher wählen idealerweise eine linke untere frontale Gyrus (IFG)- und eine linke obere temporale Sulcus (STS)-Elektrode zur Stimulation aus, soweit eine oder beide für einen Probanden verfügbar sind. Die Ermittler stimulieren die schwierigsten Sätze, objektbezogene Sätze, um die Wahrscheinlichkeit zu maximieren, einen Effekt zu beobachten. Die Ermittler werden dies mit einer gleichen Anzahl (8) von nicht stimulierten objektbezogenen Sätzen paaren. Wenn möglich, werden die Ermittler 8 themenbezogene und 8 Kontrollsätze einbeziehen, beide ohne Stimulation, um Abwechslung in die Arten von Sätzen zu bringen, die in der Stimulationssitzung gegeben werden. Die Stimulationsaufgabe wird entweder mit einer konstanten Wortpräsentationsrate (500 ms pro Wort) über alle Sätze hinweg oder in einer "selbstbestimmten" Weise durchgeführt, wie oben für die reine Aufzeichnung Wort für Wort beschrieben. Wortaufgabe.

Alle Teilnehmer durchlaufen die gleichen Verfahren. Die Teilnehmer führen zunächst alle reinen Aufzeichnungsaufgaben durch, die auftreten, wenn sie dazu in der Lage und bereit sind, nachdem sie sich von der Operation erholt haben, in der Regel 2 Tage nach der Implantationsoperation. Die Teilnehmer führen die Stimulationsaufgabe in Abstimmung mit den Epileptologen der EMU in denselben Sitzungen durch, wenn die Stimulationskartierung für klinische Zwecke erfolgt. Dies tritt typischerweise am Ende des Aufenthalts des Patienten in der EMU auf, wenn die Patienten volle Dosen von Antikonvulsiva einnehmen.