Kielenkäsittelyn laskennallinen neurotiede ihmisen aivoissa
tiistai 13. helmikuuta 2024 päivittänyt: Robert Mark Richardson, Massachusetts General Hospital
Kieli on ihmisen tunnusomainen kognitiivinen taito, mutta tarkat laskelmat, jotka tukevat kielen ymmärtämistä, ovat edelleen tuntemattomia.
Tämän tutkimuksen tavoitteena on yhdistää kallonsisäisten tallenteiden avulla saatu korkealaatuinen ihmisen hermotieto ja ihmisen kognition laskennallisen mallintamisen edistysaskeleet valaisemaan puheen rakennetta ja ymmärtämistä.
Tutkimuksen yleiskatsaus
Tila
Rekrytointi
Interventio / Hoito
Yksityiskohtainen kuvaus
Kielen hermoarkkitehtuuri on perusta ihmisen vuorovaikutuksen korkeimmalle muodolle.
Aikaisempi työ on tunnistanut verkoston etu- ja temporaalisia aivoalueita, jotka tukevat selektiivisesti kielen prosessointia, mutta tarkat laskelmat, jotka ovat taustalla kyvyllemme erottaa merkitys sanasarjoista, ovat jääneet tuntemattomiksi.
Ihmisen kognitiivisen neurotieteen tavanomaisista lähestymistavoista puuttuu spatiaalinen ja ajallinen resoluutio, joka tarvitaan tarkalle vertailulle laskennallisiin malleihin.
Tämän tiedon puutteen kuromiseksi epilepsiapotilailta, joita seurataan kallonsisäisesti, kerätään hermovasteet kielen ärsykkeisiin.
Kaiken kaikkiaan näitä tietoja käytetään eri kielellisten manipulaatioiden aivokuoren karttojen tunnistamiseen ja ihmisen kieliverkoston ominaisuuksien ymmärtämiseen.
Opintotyyppi
Interventio
Ilmoittautuminen (Arvioitu)
40
Vaihe
- Ei sovellettavissa
Yhteystiedot ja paikat
Tässä osiossa on tutkimuksen suorittajien yhteystiedot ja tiedot siitä, missä tämä tutkimus suoritetaan.
Opiskeluyhteys
- Nimi: Evelina Fedorenko, PhD
- Puhelinnumero: 617-258-0670
- Sähköposti: evelina9@mit.edu
Opiskelupaikat
-
-
Massachusetts
-
Boston, Massachusetts, Yhdysvallat, 02114
- Rekrytointi
- Massachusetts General Hospital
-
Ottaa yhteyttä:
- Caroline Neely, PhD
- Sähköposti: cneely@mgh.harvard.edu
-
Ottaa yhteyttä:
- Robert M Richardson, MD, PhD
- Sähköposti: mark.richardson@harvard.mgh.edu
-
Päätutkija:
- Robert M Richardson, MD, PhD
-
-
Osallistumiskriteerit
Tutkijat etsivät ihmisiä, jotka sopivat tiettyyn kuvaukseen, jota kutsutaan kelpoisuuskriteereiksi. Joitakin esimerkkejä näistä kriteereistä ovat henkilön yleinen terveydentila tai aiemmat hoidot.
Kelpoisuusvaatimukset
Opintokelpoiset iät
18 vuotta - 85 vuotta (Aikuinen, Vanhempi Aikuinen)
Hyväksyy terveitä vapaaehtoisia
Ei
Kuvaus
Sisällyttämiskriteerit:
- kliiniset indikaatiot jatkaa kallonsisäistä seurantaa vasempaan aivopuoliskoon monitieteisen epilepsiakirurgiaryhmän määrittämänä
- kyky noudattaa testiohjeita ja antaa tietoinen suostumus
- 18-85 vuotiaiden välillä
Poissulkemiskriteerit:
- kyvyttömyys ymmärtää tai suorittaa pöytäkirjassa esitettyä tehtävää tai jotka eivät halua tai pysty osallistumaan
Opintosuunnitelma
Tässä osiossa on tietoja tutkimussuunnitelmasta, mukaan lukien kuinka tutkimus on suunniteltu ja mitä tutkimuksella mitataan.
Miten tutkimus on suunniteltu?
Suunnittelun yksityiskohdat
- Ensisijainen käyttötarkoitus: Perustiede
- Jako: Ei käytössä
- Inventiomalli: Yksittäinen ryhmätehtävä
- Naamiointi: Ei mitään (avoin tarra)
Aseet ja interventiot
Osallistujaryhmä / Arm |
Interventio / Hoito |
|---|---|
|
Muut: Epilepsiapotilaat, joita seurataan kallonsisäisesti
Potilaat, joilla on lääkeresistentti epilepsia ja joita seurataan kallonsisäisesti vasempaan aivopuoliskoon.
|
Osallistujat kuuntelevat lauseita ja tarinoita samalla kun hermodataa tallennetaan kliinisiä tarkoituksia varten asetettujen elektrodien kautta.
|
Mitä tutkimuksessa mitataan?
Ensisijaiset tulostoimenpiteet
Tulosmittaus |
Toimenpiteen kuvaus |
Aikaikkuna |
|---|---|---|
|
Kielellisten vastausten aivokuoren kartat
Aikaikkuna: Koko intrakraniaalisen seurantajakson ajan, jopa noin 10 päivää
|
Käyttämällä aivojen kallonsisäisiä sEEG-tallenteita, EEG-teho taajuuskaistoilla heijastaa aivokuoren karttoja vasteista erilaisiin kielellisiin manipulaatioihin, mikä kertoo ihmisen kielijärjestelmän toiminnallisesta organisaatiosta.
Teho mitataan mielivaltaisissa yksiköissä; suurempi teho heijastaa suurempaa aktiivisuutta tutkitulla taajuudella.
|
Koko intrakraniaalisen seurantajakson ajan, jopa noin 10 päivää
|
|
Neuraaliset aikakurssit naturalistisen kielen ymmärtämisen aikana
Aikaikkuna: Koko intrakraniaalisen seurantajakson ajan, jopa noin 10 päivää
|
Kielen hermostoreaktion aikajaksot kieliverkoston eri osissa.
Näitä tietoja käytetään ennustamaan vasteen voimakkuuden vaihtelua kielellisen syötteen ominaisuuksien perusteella.
|
Koko intrakraniaalisen seurantajakson ajan, jopa noin 10 päivää
|
|
Aivopisteet erilaisille keinotekoisen hermoverkon (ANN) kielimalleille
Aikaikkuna: Koko intrakraniaalisen seurantajakson ajan, jopa noin 10 päivää
|
Ihmisen hermotietoa verrataan ANN-kielimalleihin, jotta voidaan testata, kuinka hyvin nämä mallit ennustavat ihmisen reaktiota kieleen ja miksi.
Ei ole vähimmäis- tai enimmäispisteitä.
Korkeammat arvot tarkoittavat parempaa mallin ennustettavuutta (eli parempaa yhteensopivuutta malliesitysten ja hermovasteiden välillä).
|
Koko intrakraniaalisen seurantajakson ajan, jopa noin 10 päivää
|
Yhteistyökumppanit ja tutkijat
Täältä löydät tähän tutkimukseen osallistuvat ihmiset ja organisaatiot.
Sponsori
Yhteistyökumppanit
Julkaisuja ja hyödyllisiä linkkejä
Tutkimusta koskevien tietojen syöttämisestä vastaava henkilö toimittaa nämä julkaisut vapaaehtoisesti. Nämä voivat koskea mitä tahansa tutkimukseen liittyvää.
Yleiset julkaisut
- Fedorenko E, Scott TL, Brunner P, Coon WG, Pritchett B, Schalk G, Kanwisher N. Neural correlate of the construction of sentence meaning. Proc Natl Acad Sci U S A. 2016 Oct 11;113(41):E6256-E6262. doi: 10.1073/pnas.1612132113. Epub 2016 Sep 26.
- Blank I, Balewski Z, Mahowald K, Fedorenko E. Syntactic processing is distributed across the language system. Neuroimage. 2016 Feb 15;127:307-323. doi: 10.1016/j.neuroimage.2015.11.069. Epub 2015 Dec 5.
- Blank IA, Fedorenko E. No evidence for differences among language regions in their temporal receptive windows. Neuroimage. 2020 Oct 1;219:116925. doi: 10.1016/j.neuroimage.2020.116925. Epub 2020 May 11.
- Fedorenko E, Behr MK, Kanwisher N. Functional specificity for high-level linguistic processing in the human brain. Proc Natl Acad Sci U S A. 2011 Sep 27;108(39):16428-33. doi: 10.1073/pnas.1112937108. Epub 2011 Sep 1.
- Fedorenko E, Blank IA. Broca's Area Is Not a Natural Kind. Trends Cogn Sci. 2020 Apr;24(4):270-284. doi: 10.1016/j.tics.2020.01.001. Epub 2020 Feb 20.
- Fedorenko E, Duncan J, Kanwisher N. Language-selective and domain-general regions lie side by side within Broca's area. Curr Biol. 2012 Nov 6;22(21):2059-62. doi: 10.1016/j.cub.2012.09.011. Epub 2012 Oct 11.
- Fedorenko E, Hsieh PJ, Nieto-Castanon A, Whitfield-Gabrieli S, Kanwisher N. New method for fMRI investigations of language: defining ROIs functionally in individual subjects. J Neurophysiol. 2010 Aug;104(2):1177-94. doi: 10.1152/jn.00032.2010. Epub 2010 Apr 21.
- Fedorenko E, Nieto-Castanon A, Kanwisher N. Lexical and syntactic representations in the brain: an fMRI investigation with multi-voxel pattern analyses. Neuropsychologia. 2012 Mar;50(4):499-513. doi: 10.1016/j.neuropsychologia.2011.09.014. Epub 2011 Sep 17.
- Nieto-Castanon A, Fedorenko E. Subject-specific functional localizers increase sensitivity and functional resolution of multi-subject analyses. Neuroimage. 2012 Nov 15;63(3):1646-69. doi: 10.1016/j.neuroimage.2012.06.065. Epub 2012 Jul 8.
- Norman-Haignere S, Kanwisher NG, McDermott JH. Distinct Cortical Pathways for Music and Speech Revealed by Hypothesis-Free Voxel Decomposition. Neuron. 2015 Dec 16;88(6):1281-1296. doi: 10.1016/j.neuron.2015.11.035.
- Pereira F, Lou B, Pritchett B, Ritter S, Gershman SJ, Kanwisher N, Botvinick M, Fedorenko E. Toward a universal decoder of linguistic meaning from brain activation. Nat Commun. 2018 Mar 6;9(1):963. doi: 10.1038/s41467-018-03068-4.
- Shain C, Blank IA, van Schijndel M, Schuler W, Fedorenko E. fMRI reveals language-specific predictive coding during naturalistic sentence comprehension. Neuropsychologia. 2020 Feb 17;138:107307. doi: 10.1016/j.neuropsychologia.2019.107307. Epub 2019 Dec 24.
- Siegelman M, Blank IA, Mineroff Z, Fedorenko E. An Attempt to Conceptually Replicate the Dissociation between Syntax and Semantics during Sentence Comprehension. Neuroscience. 2019 Aug 10;413:219-229. doi: 10.1016/j.neuroscience.2019.06.003. Epub 2019 Jun 11.
- Mollica F, Siegelman M, Diachek E, Piantadosi ST, Mineroff Z, Futrell R, Kean H, Qian P, Fedorenko E. Composition is the Core Driver of the Language-selective Network. Neurobiol Lang (Camb). 2020 Mar 1;1(1):104-134. doi: 10.1162/nol_a_00005. eCollection 2020.
Opintojen ennätyspäivät
Nämä päivämäärät seuraavat ClinicalTrials.gov-sivustolle lähetettyjen tutkimustietueiden ja yhteenvetojen edistymistä. National Library of Medicine (NLM) tarkistaa tutkimustiedot ja raportoidut tulokset varmistaakseen, että ne täyttävät tietyt laadunvalvontastandardit, ennen kuin ne julkaistaan julkisella verkkosivustolla.
Opi tärkeimmät päivämäärät
Opiskelun aloitus (Todellinen)
Perjantai 2. huhtikuuta 2021
Ensisijainen valmistuminen (Arvioitu)
Tiistai 31. maaliskuuta 2026
Opintojen valmistuminen (Arvioitu)
Tiistai 31. maaliskuuta 2026
Opintoihin ilmoittautumispäivät
Ensimmäinen lähetetty
Maanantai 24. tammikuuta 2022
Ensimmäinen toimitettu, joka täytti QC-kriteerit
Maanantai 24. tammikuuta 2022
Ensimmäinen Lähetetty (Todellinen)
Torstai 3. helmikuuta 2022
Tutkimustietojen päivitykset
Viimeisin päivitys julkaistu (Todellinen)
Keskiviikko 14. helmikuuta 2024
Viimeisin lähetetty päivitys, joka täytti QC-kriteerit
Tiistai 13. helmikuuta 2024
Viimeksi vahvistettu
Torstai 1. helmikuuta 2024
Lisää tietoa
Tähän tutkimukseen liittyvät termit
Avainsanat
Muita asiaankuuluvia MeSH-ehtoja
Muut tutkimustunnusnumerot
- 2020P001989
Yksittäisten osallistujien tietojen suunnitelma (IPD)
Aiotko jakaa yksittäisten osallistujien tietoja (IPD)?
EI
Lääke- ja laitetiedot, tutkimusasiakirjat
Tutkii yhdysvaltalaista FDA sääntelemää lääkevalmistetta
Ei
Tutkii yhdysvaltalaista FDA sääntelemää laitetuotetta
Ei
Nämä tiedot haettiin suoraan verkkosivustolta clinicaltrials.gov ilman muutoksia. Jos sinulla on pyyntöjä muuttaa, poistaa tai päivittää tutkimustietojasi, ota yhteyttä register@clinicaltrials.gov. Heti kun muutos on otettu käyttöön osoitteessa clinicaltrials.gov, se päivitetään automaattisesti myös verkkosivustollemme .