Comparison of brain mechanisms underlying the processing of Chinese characters and pseudo‐characters: An event‐related potential study

Authors:
Ting Wang, Hong Li, Qinglin Zhang, Shen Tu, Caiyun Yu, Jiang Qiu
Published Online:
19 Aug 2009
DOI:
10.1080/00207590903156439
Pages:
102–110
Volume/Issue No:
Volume 45 Issue 2

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Most Chinese characters are composed of a semantic radical on the left and a phonetic radical on the right. The semantic radical provides the semantic information; the phonetic radical provides information concerning the pronunciation of the whole character. The pseudo‐characters in the study consisted of different sub‐lexical parts of real Chinese characters and consequently they also had the semantic radical and the phonetic radical. But they were not readable and had no actual meaning. In order to investigate the spatiotemporal cortical activation patterns underlying the orthographic, phonological and semantic processing of Chinese characters, we used event‐related brain potentials (ERPs) to explore the processing of Chinese characters and pseudo‐characters when 14 healthy Chinese college students viewed the characters passively. Results showed that both Chinese characters and pseudo‐characters elicited an evident negative potential peaking around 120 ms (N120), which appeared to reflect initial orthographic distinction and evaluation. Then, Chinese pseudo‐characters elicited a more positive ERP deflection (P220) than did Chinese characters 200–250 ms after onset of the stimuli. It was similar to the recognition potential (RP) and might reflect the integration processes of phonological and semantic processing on the basis of early orthographic information. Dipole source analysis of the difference wave (pseudo‐characters minus characters) indicated that a generator localized in the left temporal‐occipital junction contributed to this effect, which was possibly related to phonological and perceptual–semantic information integration. Between 350–450 ms, a greater negativity (N360) in pseudo‐characters as compared to characters was found over midline fronto‐central scalp regions. Dipole analysis localized the generator of N360 in the right parahippocampal cortex. Therefore, the N360 might be an N400 component and reflect the higher‐level semantic activation on the basis of orthographic, phonological and perceptual–semantic processing.

La plupart des caractères chinois sont composés d'un radical sémantique à gauche et d'un radical phonétique à droite. Le radical sémantique peut fournir de l'information sémantique et le radical phonétique peut fournir de l'information concernant la prononciation du caractère entier. Les pseudo‐caractères consistaient en différentes parties sous‐lexicales des caractères chinois réels et, conséquemment, ils avaient aussi un radical sémantique et un radical phonétique. Mais ils ne pouvaient pas être lisibles et ils n'ont actuellement aucun sens. Afin d'étudier les patrons d'activation spatiotemporels corticaux sous‐jacents aux traitements orthographique, phonologique et sémantique des caractères chinois, nous avons utilisé des Potentiels cérébraux reliés aux événements (PRE) pour explorer le traitement des caractères et des pseudo‐caractères chinois auprès de 14 collégiens chinois visionnant les caractères passivement. Les résultats ont montré qu'à la fois les caractères et les pseudo‐caractères chinois provoquaient un potentiel négatif évident atteignant un sommet autour de 120 ms (N120), ce qui apparaissait refléter la distinction et l'évaluation orthographiques initiales. Puis, les pseudo‐caractères ont provoqué une déviation PRE plus positive (P220) que les caractères chinois entre 200 et 250 ms après l'apparition des stimuli. Ceci était similaire au PR (Potentiel de reconnaissance) et pouvait refléter les processus d'intégration des traitements phonologique et sémantique sur la base de l'information orthographique initiale. L'analyse dipôle de source de la différence de courbe (pseudo‐caractères moins caractères) a indiqué qu'un générateur localisé dans la jonction temporo‐occipitale gauche contribuait à cet effet, ce qui était possiblement relié à l'intégration de l'information phonologique et perceptuelle‐sémantique. Entre 350 et 450 ms, une plus grande négativité (N360) fut observée pour les pseudo‐caractères comparativement aux caractères des régions du scalp au‐dessus des régions médianes fronto‐centrales. L'analyse dipôle a localisé le générateur de N360 dans le cortex para‐hippocampique droit. Ainsi, le N360 pourrait être une composante N400 et refléter une activation sémantique de haut niveau sur la base des traitements orthographique, phonologique et perceptuel‐sémantique.

La mayoría de los caracteres chinos están compuestos por un radical semántico a la izquierda y un radical fonético a la derecha. El radical semántico puede proporcionar información semántica y el radical fonético puede proporcionar información relacionada con la pronunciación del carácter entero. Los pseudo‐caracteres consistieron en diferentes partes sub‐léxicas de los caracteres reales chinos y como consecuencia, también tenían radicales semánticos y fonéticos. Pero éstos no se podían leer y tampoco tenían un significado real. Para investigar los patrones de la activación cortical espaciotemporal subyacentes de los procesamientos ortográfico, fonológico y semántico de los caracteres chinos, utilizamos potencial relacionado con eventos (ERPs) para explorar el procesamiento de caracteres chinos y pseudo‐caracteres mientras que 14 sanos estudiantes chinos veían los caracteres de forma pasiva. Los resultados demostraron que ambos, caracteres y pseudo‐caracteres chinos evocaban potenciales negativos con picos alrededor de los 120 ms (N120), lo cual parece reflejar distinción inicial ortográfica y evaluación. Además, los pseudo‐caracteres chinos provocaban una desviación ERP más positiva (P220) en comparación con los caracteres chinos entre 200–250 ms después de la aparición de los estímulos. Esto fue parecido a RP (potenciales de reconocimiento) y puede reflejar un proceso de integración del procesamiento fonológico y semántico basado en la información ortográfica temprana. Un análisis dipolo de la fuente de la onda de diferencia (pseudo‐caracteres menos caracteres) indicó que un generador localizado en el cruce temporal‐occipital izquierdo contribuyó a este efecto, lo cual probablemente tuvo relación con la integración de la información fonológica y perceptivo‐semántica. Se encontró mayor negatividad (N360) entre 350–450 ms, en pseudo‐caracteres en comparación con los caracteres situada sobre las regiones de la línea media fronto‐central craneal. Un análisis dipolo localizo un generador de N360 en el cortex parahipocampal derecho. Por tanto, el N360 podría ser un componente de N400 reflejando una activación semántica de más alto nivel basado en el procesamiento ortográfico, fonológico y perceptivo‐semántico.

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