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意味ネットワークについて脳神経科学からの示唆

• Co-ordination や Super-ordination のリンクがあるという心理学的研究の結果はメンタルレキシコンが意味領野によって組織されていることを示唆する

• 脳神経科学の症例研究でもこれを指示する症例が報告されている。

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参考文献

• Colin M. Brown & Peter Hagoort (Eds.)　 The Neurocognition of Language (1999),

Oxford University Press.( 特に第 8章“ Clues to the functional and neural architecture of word meang.)

　　 本庄巌（編著）　脳から見た言語：脳機

能画像による医学的アプローチ . 中山書店

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具体名詞と抽象名詞

• 失語症患者　　 - オレンジ、りんご→思い出せない　　 -part, supplication などの抽象語は思い

出せ　る　　 -“salad” を“ federation” と表現してしま

う

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同じ上位カテゴリ内での混同

• 失語症患者– 「レモンを指してください。」

＜反応＞ディストラクターが椅子、くつ、コップなど全く違うものなら選べるが、りんご、オレンジなど果物だと出来ない

• 症例が進むにつれ、 Co-ordination の混同から superordinate での置き換わりに変化

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損傷部位と障害のある意味領野との関係

• 生物と人工物で特異的に障害がみられる場合がある。

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Category-Distinction

‐Damasio,H et al.,(1996)

「実験１（損傷研究）」・ 被験者：脳損傷患者 30 人（＊ 1 ）・ 刺激：著名人 / 動物 / 道具の三カテゴ

リーに　　　　　属する写真（視覚提示）・ 手順：上記の刺激がどのような名前で

ある　　　　かを答えてもらう (*2)

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Damasio,H et al.,(1996)

• 実験１結果： person にのみ欠損を生じる患者 =7 名、 animal にのみ欠損を生じる患者 =5 名、 tool にのみ欠損を生じる患者 =7 名、 全てのカテゴリー =4 名、 person & animal = 2 名、 animal & tool=5 名、 persons & tools=0 名

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Damasio,H et al.,(1996)

• 実験１ ;Map-3 results

1. Person に欠損を生ずる患者は left TP (temporal pole) に損傷を負っている傾向有り

2. Animal に欠損を生ずる患者は left IT (inferotemporal) に損傷を負っている傾向有り

3. Tool に欠損を生ずる患者は left IT+ (posterolateral) に損傷を負っている傾向有り

⇒ Fig.2

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Fig.2 from Damasio,H et al.,(1996)

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Damasio,H et al.,(1996)

「実験２（ PET study ）」• 被験者：右利き成人 9 名• 手順：実験１と同様に、 person/animal/

tool カテゴリーの写真に対して Namingをしてもらい、その際の rCBF を PETで測定する。 (*1)

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Damasio,H et al.,(1996)

• 結果（ test condition – control)‐　 実験１の結果と並行的に・・・1. Person を retrieve する際は、 TP 領域に顕著

な rCBF が確認される。2. Animal を retrieve する際は、 IT 領域 (foruth

and inferior temporal gyri) に顕著な rCBF が確認される。

3. Tool を retrieve する際は、 IT+ 領域(posterior middole and inferior temporal gyri)に顕著な rCBF が確認される。

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脳におけるメンタルレキシコンの構造

• しかし coordination 関係にある語同士が、実際に｢脳の中の物理的に近い場所に貯蔵されている」ということは同じなのか

• ことばの意味は脳全体に分散的に貯蔵されている。

• 古典的意味論で考えられたような「言語的意味」と「一般の百科事典的意味」は切り離されていない

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分散表象を示唆するデータ（１）

• 動物の名前に関する障害→物体認識の場所に近いところに損傷がある場合が多い（動物は人工物に比べカテゴリー成員を決定する際に細かい知覚特性に注目しなければならない）

• 人工物の名前に関する障害→運動前野など、事物の操作（運動）にかかわるところに損傷が見られる場合が多い

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健常者による PET を用いた研究

• Martin et al. (1996)• 人工物と動物の絵を提示、こころの中でネーミングさせる。

• 動物の名前では視覚の初期段階の処理をおこなう左後頭葉の内側部分が、工具のネーミングでは左半球の運動前野がそれぞれ選択的に活動

• ある対象を認知、同定して単語としてあらわす際にはその対象に内在する性質を処理する神経機構も同時に働くと考えられる

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健常者による PET を用いた研究（２）

• Martin et al., (1995)

• 色の名前とアクションの名前• 物体の線画を提示してその物体の色あ

るいはそれに付随したアクションを想起（実験１）

• 色の名前、アクションの名前を文字で提示

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Discrete Cortical Regions Associated with Knowledge of Color and Knowledge of Action

Martin, Haxby, Lalonde, Wiggs and Ungerleider

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つづき

• いずれの場合も色の名前を想起したときは色の知覚をする部位のすぐ前が特異的に活性化、動作の名前を想起したときは運動の知覚をする部位が特異的に活性化

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Semantic somatotopy model

• The motor cortex has a somatotopic organization, with the mouth and articulators represented close to the Sylvian fissure, the arms and hands at dorsolateral sites and the feet and legs projected to the vertex and interhemispheric sulcus.

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• The postulated specific cortical topographies are best illustrated using the case of action words that refer to different body parts.

Ex. kick, pick, lick..

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Schematic illustration

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fMRI study

• Hauk et al. reported fMRI data.

→Somatotopic patterns of actions and reading action words are compared.

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• Consistent with earlier findings, all words equally activated areas in the in the temporal cortex and also the inferior frontal cortex.

• The category-specific somatotopic activation that was seen in the motor system in response to face-,arm- and leg-related words was close to and overlapped with the motor and premotor representations.

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名詞と動詞に特異的な障害

• 脳損傷の部位によって名詞と動詞で特異的に障害が現れる

• 名詞の障害→左側頭葉の損傷が多い

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動詞の障害→左前頭葉、頭頂葉の損傷が多い

• 失語症例　 - Production task （ There’s a crack in the mirror / Don’t crack the

nuts in here ）を施した場合、動詞に対し有意なエラーを起こす(Caramazza,A and Hills,A. 1991)

⇒ 　前頭葉における損傷

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動詞のプロセス→左前頭葉、頭頂葉の共役

• 健常者における PET study- 動詞を視覚提示した場合は、名詞を視

覚提示した場合よりも、左前頭葉、頭頂葉の活性が大きくなる（ Perani.D et al.,1999 ）

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Fig.1 from Perani.D et al.,(1999)

(VC+VA+NC+NA)-LS

Commonalities

(VC+VA)-(NC+NC)

(VA+NA)-(VC+NC)

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動詞のプロセス→左前頭葉、頭頂葉の共役

• TMS study

- 　前頭葉に対し集中的な磁場を当てた場合に動詞のプロセスが有意に遅くなる（ Shapiro,K et al.,2001 ）

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Fig.2 from Shapiro,K et al.,(2001)

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動詞プロセス

・　（ Perani.D et al.,1999 ）、（ Shapiro,K et al.,2001 ）等の研究から動詞のプロセスには、前頭葉が大きい役割を占めるらしいことが理解できる

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Support for sensory-grounding iconicity in mimetics: Brain imaging

data• 11 Japanese adults were shown videos of

walking with various manners (overlapping with videos for the verb learning study with children) together with a word– Mimetics (e.g., choko-choko)– Verb (e.g., aruku ‘walk’)– Adverb (e.g.,yukkuri ‘slowly’)

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ちょこちょこ　（ choko-choko)Participants rated how well the word matched the action in the video by pressing a bottom (1-5)

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Activated areas of each word class

mimetics

verb

adverb

Threshold:0.001Extent threshold:0

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WORD-Baseline

Mimetics

Verb

Adverb

P<0.0003

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Specific areas for each word class

mimetics(mimetics-verb-adverb)

verb(verb-mimetics-adverb)

adverb(adverb-mimetics-verb)

Threshold:0.001Extent threshold:3

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Specific areas for mimetics

Superior Temporal Gyrus

Supramarginal Gyrus

Precentral Gyrus(Pre-Motor and Supplementary Motor Cortex)

Middle Occipital Gyrus(MT)

Superior Temporal Gyrus

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Specific areas of mimetics

Superior Temporal Gyrus

Middle Occipital Gyrus(MT)

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Specific areas of mimetics

Inferior Frontal GyrusHippocampus

Fusiform Gyrus

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Analysis by degrees of matching

highmimetics-highverb-highadverb masked lowmimetics

lowmimetics-lowverb-lowadverb masked highmimetics

One way anovaUncorrected mask p-value:0.5Nature of mask:exclusiveThreshold :0.001Extent threshold:0

Precentral gyrus(Primary Motor Cortex)

Precentral Gyrus(Pre-Motor and Supplementary Motor Cortex)

mimetics(mimetics-verb-adverb)

Superior Temporal Gyrus

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Correlations between the degree of activation and degree of matching

r=0.554199r=-0.55539

Motor Pre-motor

Not statistically-significant

statistically-significant statistically-significant

STG

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メンタルレキシコンと脳

• 様々な症例研究、イメージング研究により、ヒトの持つメンタルレキシコンは、語が普遍的に有する Word Form（音韻、シンボル）と、それぞれに特異的な意味ネットワークとの間の相互間リンクによって実現されているらしい

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分散表象モデル

Broca 視覚領域

運動性情報

Mediatory Control

Verb mediation

23/04/21

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Future reserch

• しかしながら、メンタルレキシコンが脳内において分散的に表象されているということ自体は判明しつつあるが、

1. そのような分散表象は生理学的に如何に実現されるのか？

2. 機能語（助詞 etc. ）や接尾辞、接頭辞は如何に on-line での言語使用の中でプロセスされるのか？

3. なぜ乳幼児のみが、本質的な意味での言語獲得能力（メンタルレキシコンの構築）を有するのか？

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Future reserch

4. そもそも概念とは何なのか？5. 視覚性、運動性等の情報が極端に少ない抽象語（ -

e.g. 正義）などは如何に表象されているのか？6. なぜヒトのみが言語を有するに至ったか？

　　　等など脳レベルでわからないことを挙げていけば切りが無い状況であることには変わりない。これらの問いには言語学、心理学、脳科学などを含んだ分野融合的な視点から取り組んでいく必要があろう