Neural bases of image and language interactions

Authors:
Bernard Mazoyer, Nathalie Tzourio‐Mazoyer, Angélique Mazard, Michel Denis, Emmanuel Mellet
Published Online:
21 Sep 2010
DOI:
10.1080/00207590244000007
Pages:
204–208
Volume/Issue No:
Volume 37 Issue 4

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Mental visual imagery and language are the two main types of representation used by humans. These two modes of mental representations are not exclusive from each other. In fact, the importance of mental imagery in human cognition comes in part from the interactions between mental image and language. Several cognitive neuroimaging studies have attempted to unravel the neural bases of these interactions. A consistent result from these studies is that mental images generated from verbal description elicit activations in both visual and language cortices. Visual cortex regions include occipital areas of the so‐called dorsal and ventral routes, whereas language areas concern both the temporal and frontal cortices, e.g., both the comprehension and production poles of language. Interestingly, it was also found that language areas are more likely to address a representation when language is the only source of information than when imagery and language are used in conjunction, which demonstrates a modulation of the activity in these areas by the mental imagery task. Overall, these findings provide a neural substrate to the dual coding theory developed by Paivio. Moreover, the fact that the same associative visual regions are activated during mental imagery triggered by either verbal description or visual encoding provides a neural base to the observation that these two types of images share common structural properties. Meanwhile, the involvement of primary visual area (PVA) during mental imagery activity remains a debated issue. First, recent results have demonstrated that PVA is not involved in some kinds of mental imagery, especially during spatial mental imagery. Second, studies have also indicated that the encoding modality, either visual or verbal, may have an impact on the neural substrates of mental images.

Les images mentales et le langage sont les deux types de représentations mentales principalement utilisées par les ětres humains. Ces deux modes de représentations ne sont toutefois pas exclusifs l'un de l'autre. De fait, l'importance de l'imagerie mentale dans les activités cognitives humaines vient en partie de ses nombreuses interactions avec le langage. Plusieurs études de neuroimagerie cognitive ont tenté de mettre à jour les bases neurales de ces interactions. Ces études ont montré de façon consistante que les images mentales générées à partir d'instructions verbales nécessitent la mise en jeu à la fois d'aires corticales impliquées dans le traitement visuel, et d'aires du langage. Si les aires du traitement visuel ainsi impliquées concernent aussi bien la voie dorsale que la voie ventrale, les aires du langage recrutées sont elles localisées aussi bien dans le cortex temporal que dans le cortex frontal, c'est‐à‐dire qu'elles concernent à la fois le pôle de compréhension et le pôle de production du langage. Un point particulièrement intéressant est que ces aires du langage semblent ětre plus recrutées lorsqu'une représentation doit ětre générée sur la base du seul langage, en comparaison à une situation où langage et imagerie mentale sont utilisés conjointement. Ce dernier résultat démontre que l'activité des aires du langage peut ětre modulée par l'imagerie mentale. Au total, les études de neuroimagerie cognitive fournissent désormais un substrat neural à la théorie du double codage de Paivio. Par ailleurs, le fait que quelque soit le mode d'encodage, visuel ou verbal, les měmes aires visuelles associatives sont activées indiquent que les images mentales générées dans les deux cas partagent les měmes propriétés structurelles. Le débat reste cependant ouvert en ce qui concerne l'implication des aires visuelles primaires (AVP) dans l'imagerie mentale. D'une part, des études récentes ont démontré qu'il existe des formes d'imagerie mentale, notamment visuo‐spatiales, qui ne nécessitent pas de mise en jeu des AVP. De plus, il semble que le mode d'encodage, visuel ou verbal, puisse également avoir un effet sur l'activité des AVP pendant des tâches d'imagerie mentale.

La imaginación mental visual y el lenguaje son los principales tipos de representación que usan los humanos. Estas dos formas de representaciones mentales no son excluyentes una de la otra. De hecho, la importancia de la imaginación mental en la cognición humana proviene en parte de las interacciones entre la imagen mental y el lenguaje. Varios estudios de neuroimaginería cognoscitiva han intentado descubrir las bases neuronales de estas interacciones. Un resultado consistente de tales estudios es que las imágenes mentales generadas de la descripción verbal activan tanto el área cortical visual como la del lenguaje. Las áreas corticales incluyen tanto la vía dorsal como la ventral, en tanto que las áreas del lenguaje conciernen tanto a la corteza temporal como a la frontal, por ejemplo, tanto al polo de comprensión como al de producción del lenguaje. De manera interesante, se encontró también que, para generar una representación, se recurre más a las áreas del lenguaje cuando el lenguaje es la única fuente de información que cuando la imaginación y el lenguaje se usan en conjunto, lo que demuestra que la tarea de imaginación mental modula la actividad en estas áreas. En conclusión, estos hallazgos proporcionan un sustrato neuronal a la teoría de la codificación doble de Paivio. Aún más, el hecho de que las mismas regiones visuales asociativas se activen durante la imaginación mental, disparada ya sea por una descripción verbal o por decodificación visual, proporciona una base neuronal a la observación de que estos dos tipos de imágenes comparten propiedades estructurales comunes. Mientras tanto, la participación del área visual primaria (AVP) durante la actividad de imaginación mental sigue sujeta a debate. Por un lado, resultados recientes han demostrado que el AVP no está involucrado en algunas formas de imaginación mental, especialmente durante la imaginación mental espacial. Por el otro, los estudios también han indicado que la modalidad de decodificación, visual o verbal, podría tener un efecto sobre los sustratos neuronales de las imágenes mentales.

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