Семантическая память - Википедия - Semantic memory

эта статья требует внимания специалиста по психологии. Конкретная проблема: Многие из сделанных здесь утверждений основаны на представлениях о природе семантической памяти, которые устарели более 20 лет назад. Статья нуждается в обновлении. WikiProject Психология может помочь нанять эксперта. (Январь 2014)

Семантическая память один из двух типов явная память (или декларативная память) (наша память о фактах или событиях, которая явно сохраняется и извлекается).^[1] Семантическая память относится к общему миру знания которые мы накопили за свою жизнь.^[2] Эта общие знания (факты, идеи, значения и концепции) переплетаются в опыте и зависят от культура. Семантическая память отличается от эпизодическая память, которая является нашей памятью об опыте и конкретных событиях, происходящих в течение нашей жизни, из которых мы можем воссоздать в любой момент.^[3] Например, семантическая память может содержать информацию о том, что такое кошка, тогда как эпизодическая память может содержать конкретное воспоминание о ласке конкретной кошки. Мы можем узнать о новых концепциях, применив наши знания, извлеченные из прошлого.^[4] Аналог декларативной или явной памяти недекларативная память или неявная память.^[5]

История

Идея семантической памяти была впервые представлена ​​после конференции в 1972 г. Эндел Тульвинг, из Университет Торонто и У. Дональдсон о роли организации в памяти человека. Тулвинг сформулировал предложение различать эпизодическая память и то, что он назвал семантической памятью.^[6] На него в основном повлияли идеи Райффа и Шеерса, которые в 1959 г. провели различие между двумя основными формами памяти.^[7] Одна форма называлась «воспоминания», другая - «мемориа». Концепция воспоминаний касалась воспоминаний, содержащих переживания автобиографического указателя, тогда как мемория Концепция касалась тех воспоминаний, которые не относились к переживаниям, имеющим автобиографический указатель.^[8] Семантическая память отражает наши знания об окружающем мире, поэтому часто используется термин «общие знания». Он содержит общую информацию, которая, скорее всего, может быть получена в различных контекстах и ​​используется в разных ситуациях. Согласно Мэдигану в своей книге под названием объем памятисемантическая память - это сумма всех полученных знаний, будь то словарный запас, понимание математики или все известные факты. В своей книге под названием «Эпизодическая и семантическая память» Эндель Тулвинг заимствовал термин «семантическая» у лингвистов для обозначения системы памяти для «слов и вербальных символов, их значений и референтов, отношений между ними и правил, формул». , или алгоритмы воздействия на них ".^[9] Использование семантической памяти сильно отличается от использования эпизодической памяти. Семантическая память относится к общим фактам и значениям, которые каждый разделяет с другими, тогда как эпизодическая память относится к уникальным и конкретным личным переживаниям. Предложение Тулвинга об этом различии между семантической и эпизодической памятью было широко принято, прежде всего потому, что оно позволяло раздельную концептуализацию познания мира.^[10] Тулвинг обсуждает концепции эпизодической и семантической памяти в своей книге под названием «Элементы эпизодической памяти».^[11] в котором он заявляет, что несколько факторов различают эпизодическую память и семантическую память способами, которые включают

1. характеристики их операций,
2. какую информацию они обрабатывают,
3. их применение в реальном мире, а также в лаборатории памяти.

До предложения Тулвинга этой областью человеческой памяти пренебрегали экспериментальные психологи. С тех пор, как Тулвинг ввел эти различия, несколько экспериментаторов провели тесты, чтобы определить достоверность его гипотетических различий между эпизодической и семантической памятью.

Недавние исследования были сосредоточены на идее, что когда люди получают доступ к значению слова, сенсомоторная информация, которая используется для восприятия и воздействия на конкретный объект, предлагаемый словом, автоматически активируется. В теории обоснованное познание значение того или иного слова основывается на сенсомоторных системах.^[12] Например, когда кто-то думает о груше, с помощью сенсомоторной симуляции вспоминаются знания о хватании, жевании, взглядах, звуках и вкусах, используемые для кодирования эпизодических переживаний груши. Подход к обоснованной симуляции относится к контекстно-зависимым реактивациям, которые объединяют важные особенности эпизодического опыта в текущее изображение. Такое исследование поставило под сомнение ранее использовавшиеся виды амодальных изображений. Мозг кодирует несколько входных данных, таких как слова и изображения, чтобы объединить и создать более широкую концептуальную идею, используя модальные представления (также известные как амодальное восприятие ). Вместо того, чтобы быть представлениями в системах, специфичных для модальности, представления семантической памяти ранее рассматривались как переописание состояний, специфичных для модальности. Некоторые объяснения категорийно-зависимых семантических дефицитов, которые являются амодальными, остаются, даже несмотря на то, что исследователи начинают находить поддержку теорий, в которых знания привязаны к специфическим для модальности участкам мозга. Это исследование определяет четкую связь между эпизодическими переживаниями и семантической памятью. Представление о том, что семантические представления основаны на специфичных для модальности областях мозга, может быть подтверждено тем фактом, что эпизодическая и семантическая память, по-видимому, функционируют разными, но взаимозависимыми способами. Различие между семантической и эпизодической памятью стало частью более широкого научного дискурса. Например, предполагалось, что семантическая память фиксирует устойчивые аспекты нашей личности, в то время как эпизоды болезни могут иметь более эпизодический характер.^[13]

Эмпирическое доказательство

Джейкоби и Даллас (1981)

Эта учеба^[14] не был создан исключительно для доказательства различия семантических и эпизодических хранилищ памяти. Однако они действительно использовали экспериментальный метод диссоциации, который подтверждает гипотезу Тулвинга.

Часть первая

Испытуемым предлагалось по 60 слов (по одному) и задавались разные вопросы.

• Некоторые задаваемые вопросы должны были заставить испытуемого обратить внимание на визуальный внешность: Слово набрано жирным шрифтом?
• Некоторые вопросы заставили участников обратить внимание на звук слова: Рифмуется ли слово со словом мяч?
• Некоторые вопросы заставили испытуемых обратить внимание на смысл слова: относится ли слово к форме общения?
• На половину вопросов были даны ответы «нет», а на другую половину - «да».

Часть вторая

На втором этапе эксперимента испытуемым поочередно предъявляли 60 «старых слов», увиденных на первом этапе, и «20 новых слов», не показанных на первом этапе.

Испытуемым предлагалось одно из двух заданий:

• Задача перцептивной идентификации (семантическая): Слова отображались на видеоэкране в течение 35 мс, и испытуемые должны были сказать, что это за слово.
• Задача распознавания эпизодов: Испытуемым предлагалось каждое слово, и они должны были решить, видели ли они это слово на предыдущем этапе эксперимента.

Результаты:

• Проценты, правильные в семантической задаче (перцепционная идентификация), не менялись в зависимости от условий кодирования внешнего вида, звука или значения.
• Процентное соотношение для эпизодической задачи увеличилось от состояния внешнего вида (0,50) до состояния звука (0,63) и до состояния значения (0,86). - Эффект был также больше для слов кодирования «да», чем для слов кодирования «нет». (см. первый этап)

Заключение:

Он демонстрирует четкое различие между выполнением эпизодических и семантических задач, что подтверждает гипотезу Тулвинга.

Модели

Суть семантической памяти состоит в том, что ее содержание не привязано к какому-либо конкретному случаю опыта, как в эпизодической памяти. Вместо этого в семантической памяти хранится «суть» опыта, абстрактная структура, которая применяется к широкому спектру экспериментальных объектов и очерчивает категориальные и функциональные отношения между такими объектами.^[15] Таким образом, полная теория семантической памяти должна учитывать не только репрезентативную структуру таких «сущностей», но и то, как они могут быть извлечены из опыта. Было предложено множество моделей семантической памяти; они кратко изложены ниже.

Сетевые модели

Сети различных видов играют неотъемлемую роль во многих теориях семантической памяти. Вообще говоря, сеть состоит из набора узлов, соединенных ссылками. Узлы могут представлять концепции, слова, особенности восприятия или вообще ничего. Связи могут иметь такой вес, что некоторые из них сильнее других или, что эквивалентно, имеют такую ​​длину, что для прохождения некоторых ссылок требуется больше времени, чем для других. Все эти особенности сетей были использованы в моделях семантической памяти, примеры которых приведены ниже.

Понимающий язык (TLC)

Одним из первых примеров сетевой модели семантической памяти является Teachable Language Comprehender (TLC).^[16] В этой модели каждый узел - это слово, представляющее понятие (например, «Птица»). В каждом узле хранится набор свойств (например, «может летать» или «имеет крылья»), а также указатели (то есть ссылки) на другие узлы (например, «Курица»). Узел напрямую связан с теми узлами, к которым он является подклассом или суперклассом (т.е. «Птица» будет подключена как к «Курице», так и к «Животному»). Таким образом, TLC представляет собой иерархическое представление знаний в том смысле, что узлы высокого уровня, представляющие большие категории, связаны (прямо или косвенно, через узлы подклассов) со многими экземплярами этих категорий, тогда как узлы, представляющие конкретные экземпляры, находятся на более низком уровне, связаны только своим суперклассам. Кроме того, свойства хранятся на самом высоком уровне категории, к которому они относятся. Например, «желтый» будет сохранен с «Канарейкой», «имеет крылья» будет сохранен с «Птицей» (на один уровень выше), а «может двигаться» будет сохранен с «Животным» (на другой уровень выше). Узлы также могут хранить отрицания свойств своих вышестоящих узлов (т.е. «НЕ может летать» будет сохранено с «пингвином»). Это обеспечивает экономию представления, так как свойства хранятся только на уровне категории, на котором они становятся важными, то есть в этот момент они становятся критическими функциями (см. Ниже).

Обработка в ТСХ - это форма активация распространения.^[17] То есть, когда узел становится активным, эта активация распространяется на другие узлы через связи между ними. В таком случае самое время ответить на вопрос «Курица - это птица?» является функцией от того, как далеко должна распространяться активация между узлами для «Курица» и «Птица», то есть от количества связей между узлами «Курица» и «Птица».

Исходная версия TLC не придавала веса связям между узлами. Эта версия сравнима с людьми во многих задачах, но не могла предсказать, что люди будут быстрее отвечать на вопросы, касающиеся более типичных экземпляров категории, чем те, которые касаются менее типичных экземпляров.^[18] Коллинз и Куиллиан позже обновил TLC, включив в него взвешенные соединения для учета этого эффекта.^[19] Этот обновленный TLC способен объяснить как эффект знакомства и эффект типичности. Его самым большим преимуществом является то, что он четко объясняет грунтовка: у вас больше шансов получить информацию из памяти, если соответствующая информация («штрих») была представлена ​​незадолго до этого. По-прежнему существует ряд феноменов памяти, которые TLC не учитывает, в том числе то, почему люди могут быстро отвечать на заведомо ложные вопросы (например, «курица - это метеор?»), Когда соответствующие узлы очень далеко друг от друга в сети. .^[20]

Семантические сети

TLC - это пример более общего класса моделей, известных как семантические сети. В семантической сети каждый узел следует интерпретировать как представляющий конкретное понятие, слово или функцию. То есть каждый узел - это символ. Семантические сети, как правило, не используют распределенные представления концепций, как это можно найти в нейронная сеть. Определяющей особенностью семантической сети является то, что ее ссылки почти всегда направлены (то есть они указывают только в одном направлении, от базы к цели), и ссылки бывают разных типов, каждая из которых обозначает конкретное отношение, которое может удерживаться между любыми двумя узлами.^[21] Обработка в семантической сети часто принимает форму активации распространения (см. Выше).

Семантические сети наиболее часто используются в моделях дискурс и логичный понимание, а также в Искусственный интеллект.^[22] В этих моделях узлы соответствуют словам или основам слов, а ссылки представляют собой синтаксические отношения между ними. Пример вычислительной реализации семантических сетей в представлении знаний см. В Cravo and Martins (1993).^[23]

Функциональные модели

Модели признаков рассматривают семантические категории как состоящие из относительно неструктурированных наборов признаков. В семантическая модель сравнения признаков, предложенный Смитом, Шобеном и Рипсом (1974),^[24] описывает память как составленную из списков функций для различных концепций. Согласно этой точке зрения, отношения между категориями не будут извлекаться напрямую, они будут вычисляться косвенно. Например, испытуемые могут проверять предложение, сравнивая наборы функций, которые представляют его подлежащее и предикатное понятие. К таким вычислительным моделям сравнения характеристик относятся модели, предложенные Мейером (1970),^[25] Рипс (1975),^[26] Смит и др. (1974).^[24]

Ранние работы по перцептуальной и концептуальной категоризации предполагали, что категории обладают критическими характеристиками и что членство в категории может быть определено с помощью логических правил для комбинации характеристик. Более поздние теории признали, что категории могут иметь плохо определенную или "нечеткую" структуру.^[27] и предложили вероятностные или глобальные модели подобия для проверки принадлежности к категории.^[28]

Ассоциативные модели

"ассоциация "- отношения между двумя частями информации - является фундаментальным понятием в психологии, и ассоциации на различных уровнях ментального представления необходимы для моделей памяти и познания в целом. Набор ассоциаций среди набора элементов в памяти эквивалентен связи между узлами в сети, где каждый узел соответствует уникальному элементу в памяти. Действительно, нейронные сети и семантические сети могут быть охарактеризованы как ассоциативные модели познания. Однако ассоциации часто более четко представлены как N×N матрица, где N количество элементов в памяти. Таким образом, каждая ячейка матрицы соответствует силе связи между элементом строки и элементом столбца.

Обычно считается, что изучение ассоциаций Hebbian обработать; то есть, когда два элемента в памяти одновременно активны, связь между ними усиливается, и с большей вероятностью один из элементов активирует другой. См. Ниже конкретные операционализации ассоциативных моделей.

Поиск ассоциативной памяти (SAM)

Стандартная модель памяти, которая использует ассоциации таким образом, - это модель поиска ассоциативной памяти (SAM).^[29] Хотя SAM изначально был разработан для моделирования эпизодической памяти, его механизмов также достаточно для поддержки некоторых семантических представлений памяти.^[30] Модель SAM содержит краткосрочное хранилище (STS) и долгосрочное хранилище (LTS), где STS - это кратковременно активированная подмножество информации в LTS. STS имеет ограниченную емкость и влияет на процесс поиска, ограничивая объем информации, которая может быть выбрана, и ограничивая время нахождения выборки подмножества в активном режиме. Процесс поиска в LTS зависит от сигнала и является вероятностным, что означает, что сигнал инициирует процесс поиска, а выбранная информация из памяти является случайной. Вероятность выборки зависит от силы ассоциации между репликой и извлекаемым элементом, при этом выбираются более сильные ассоциации и, наконец, выбирается одна. Размер буфера определяется как r, а не фиксированным числом, и по мере того, как элементы репетируются в буфере, ассоциативные силы линейно растут в зависимости от общего времени внутри буфера.^[31] В SAM, когда любые два элемента одновременно занимают буфер рабочей памяти, сила их связи увеличивается. Таким образом, элементы, которые чаще встречаются вместе, более тесно связаны. Элементы в SAM также связаны с определенным контекстом, где сила этой связи определяется тем, как долго каждый элемент присутствует в данном контексте. Таким образом, в SAM память состоит из набора ассоциаций между элементами в памяти, а также между элементами и контекстами. Таким образом, присутствие набора элементов и / или контекста с большей вероятностью вызовет некоторое подмножество элементов в памяти. Степень, в которой элементы вызывают друг друга - либо в силу их общего контекста, либо в силу их совместной встречаемости, - указывает на то, что элементы ' семантическое родство.

В обновленной версии SAM уже существующие семантические ассоциации учитываются с использованием семантического матрица. Во время эксперимента семантические ассоциации остаются фиксированными, что свидетельствует о предположении, что на семантические ассоциации существенно не влияет эпизодический опыт одного эксперимента. Двумя измерениями, используемыми для измерения семантической взаимосвязи в этой модели, являются скрытый семантический анализ (LSA) и пространства ассоциаций слов (WAS).^[32] Метод LSA утверждает, что сходство между словами отражается через их совместное появление в локальном контексте.^[33] WAS был разработан на основе анализа базы данных норм свободных ассоциаций. В WAS «слова со схожей ассоциативной структурой помещаются в схожие области пространства».^[34]

ACT-R: модель производственной системы

АКТ (адаптивный контроль мысли)^[35] (и позже ACT-R (Адаптивное управление мышлением - рациональное)^[36]) теория познания представляет декларативная память (из которых семантическая память является частью) с «фрагментами», которые состоят из метки, набора определенных отношений с другими фрагментами (например, «это _» или «это имеет _») и любого числа свойств, зависящих от чанка. Таким образом, фрагменты могут быть отображены как семантическая сеть, учитывая, что каждый узел является фрагментом со своими уникальными свойствами, а каждая ссылка является отношением фрагмента к другому фрагменту. В ACT активация фрагмента уменьшается в зависимости от времени, прошедшего с момента создания фрагмента, и увеличивается с тем, сколько раз фрагмент был извлечен из памяти. Чанки также могут получать активацию от Гауссовский шум, и из их сходства с другими чанками. Например, если «курица» используется в качестве поисковой реплики, «канарейка» получит активацию в силу ее сходства с репликой (т.е. оба птицы и т. Д.). При извлечении элементов из памяти ACT просматривает наиболее активный фрагмент памяти; если он превышает пороговое значение, он извлекается, в противном случае произошла «ошибка пропуска», то есть элемент был забыт. Кроме того, существует задержка извлечения, которая изменяется обратно пропорционально тому, на сколько активация извлеченного фрагмента превышает порог извлечения. Эта задержка используется для измерения времени отклика модели ACT, чтобы сравнить его с производительностью человека.^[37]

Хотя ACT является моделью познания в целом, а не памяти в частности, он, тем не менее, устанавливает определенные особенности структуры памяти, как описано выше. В частности, ACT моделирует память как набор связанных символьных фрагментов, к которым можно получить доступ с помощью сигналов поиска. Хотя модель памяти, используемая в ACT, в некотором смысле похожа на семантическую сеть, задействованная обработка больше похожа на ассоциативную модель.

Статистические модели

Некоторые модели характеризуют получение семантической информации как форму статистические выводы из набора дискретных опытов, распределенных по ряду "контексты ". Хотя эти модели различаются по специфике, они обычно используют (Элемент × Контекст) матрица где каждая ячейка представляет количество раз, когда элемент в памяти встречался в данном контексте. Семантическая информация собирается путем статистического анализа этой матрицы.

Многие из этих моделей имеют сходство с алгоритмами, используемыми в поисковые системы (например, см. Griffiths, и другие., 2007^[38] и Андерсон, 1990 г.^[39]), хотя пока не ясно, действительно ли они используют одни и те же вычислительные механизмы.

Скрытый семантический анализ (LSA)

Пожалуй, самая популярная из этих моделей - Скрытый семантический анализ (LSA).^[40] В LSA T × D матрица состоит из текстового корпуса, где T - количество терминов в корпусе, а D - количество документов (здесь «контекст» интерпретируется как «документ», и только слова или словосочетания считаются элементами в памяти). Затем каждая ячейка в матрице преобразуется в соответствии с уравнением:

${ displaystyle mathbf {M} _ {t, d} '= { frac { ln {(1+ mathbf {M} _ {t, d})}} {- sum _ {я = 0} ^ {D} P (i | t) ln {P (i | t)}}}}$

где ${ Displaystyle P (я | т)}$ вероятность того, что контекст ${ displaystyle i}$ активен, учитывая этот элемент ${ displaystyle t}$ произошло (это получается просто путем деления необработанной частоты, ${ Displaystyle mathbf {M} _ {т, д}}$ на сумму вектора элементов, ${ Displaystyle сумма _ {я = 0} ^ {D} mathbf {M} _ {т, я}}$). Это преобразование - применение логарифм, затем разделив на информационная энтропия элемента во всех контекстах - обеспечивает большее различие между элементами и эффективно взвешивает элементы по их способности предсказывать контекст, и наоборот (то есть элементы, которые появляются во многих контекстах, например «или» и », будут взвешены меньше, что отражает недостаток семантической информации). А Разложение по сингулярным значениям (SVD) затем выполняется на матрице ${ displaystyle mathbf {M} '}$, что позволяет уменьшить количество измерений в матрице, тем самым группируя семантические представления LSA и обеспечивая косвенную связь между элементами. Например, «кошка» и «собака» могут никогда не встречаться вместе в одном контексте, поэтому их тесная семантическая взаимосвязь не может быть точно отражена исходной матрицей LSA. ${ displaystyle mathbf {M}}$. Однако, выполняя SVD и уменьшая количество измерений в матрице, контекстные векторы «кота» и «собаки» - которые были бы очень похожи - мигрировали бы друг к другу и, возможно, сливались бы, таким образом позволяя «кошка» и « dog "действовать как поисковые сигналы друг для друга, даже если они никогда не могли возникнуть одновременно. Степень семантического родства элементов в памяти задается косинусом угла между контекстными векторами элементов (в диапазоне от 1 для идеальных синонимов до 0 для отсутствия взаимосвязи). Таким образом, по сути, два слова тесно семантически связаны, если они встречаются в аналогичных типах документов.

Гиперпространственный аналог языка (HAL)

Модель гиперпространственного аналога языка (HAL)^[41][42] рассматривает контекст только как слова, непосредственно окружающие данное слово. HAL вычисляет матрицу NxN, где N - количество слов в его лексиконе, используя рамку чтения из 10 слов, которая постепенно перемещается по корпусу текста. Как и в SAM (см. Выше), каждый раз, когда два слова одновременно находятся в кадре, связь между ними увеличивается, то есть соответствующая ячейка в матрице NxN увеличивается. Чем больше расстояние между двумя словами, тем меньше увеличивается ассоциация (в частности, ${ displaystyle Delta = 11-d}$, где ${ displaystyle d}$ расстояние между двумя словами в кадре). Как в LSA (см. выше), семантическое сходство между двумя словами задается косинусом угла между их векторами (уменьшение размеров может быть выполнено и на этой матрице). Таким образом, в HAL два слова семантически связаны, если они имеют тенденцию появляться с одними и теми же словами. Обратите внимание, что это может быть верным, даже если сравниваемые слова никогда не встречаются одновременно (например, «курица» и «канарейка»).

Другие статистические модели семантической памяти

Успех LSA и HAL породил целую область статистических моделей языка. Более свежий список таких моделей можно найти в теме Меры семантического родства.

Расположение семантической памяти в головном мозге

В когнитивная нейробиология семантической памяти - это несколько противоречивый вопрос с двумя доминирующими точками зрения.

С одной стороны, многие исследователи и клиницисты считают, что семантическая память хранится одним и тем же мозг системы, участвующие в эпизодическая память. К ним относятся медиальные височные доли (MTL) и образование гиппокампа. В этой системе образование гиппокампа «кодирует» воспоминания или дает возможность воспоминаниям вообще формироваться, а кора головного мозга сохраняет воспоминания после завершения начального процесса кодирования.

Недавно были представлены новые доказательства в поддержку более точной интерпретации этой гипотезы. В состав гиппокампа входят, помимо других структур: сам гиппокамп, энторинальная кора, и периринальная кора. Последние два образуют «парагиппокампальную кору». Амнезии с повреждением гиппокампа, но с сохранением части коры парагиппокампа, смогли продемонстрировать некоторую степень нетронутой семантической памяти, несмотря на полную потерю эпизодической памяти. Это убедительно свидетельствует о том, что кодирование информации, ведущей к семантической памяти, не имеет своей физиологической основы в гиппокампе.^[43]

Другие исследователи считают гиппокамп участвует только в эпизодическая память и пространственный познание. Тогда возникает вопрос, где может располагаться семантическая память. Некоторые считают, что семантическая память живет во временном неокортекс. Другие считают, что семантические знания широко распространены по всем областям мозга. Чтобы проиллюстрировать эту последнюю точку зрения, рассмотрим свои знания о собаках. Исследователи, придерживающиеся точки зрения «распределенного семантического знания», считают, что ваше знание звука, которое издает собака, существует в вашем слуховая кора, в то время как ваша способность распознавать и представлять себе визуальные особенности собаки находится в вашем зрительная кора. Недавние данные подтверждают идею о том, что височный полюс двусторонне является зоной конвергенции унимодальных семантических представлений в мультимодальное представление. Эти регионы особенно уязвимы для повреждений в семантическая деменция, который характеризуется глобальным семантическим дефицитом.

Нейронные корреляты и биологические механизмы

Области гиппокампа важны для участия семантической памяти с декларативной памятью. Левый нижний префронтальная кора (PFC) и левый задний временный области - это другие области, участвующие в использовании семантической памяти. Височная доля повреждение латеральной и медиальной коры связано с семантическими нарушениями. Повреждение разных областей мозга по-разному влияет на семантическую память.^[44]

Данные нейровизуализации показывают, что левые области гиппокампа демонстрируют повышение активности во время выполнения семантических задач памяти. Во время семантического поиска две области справа средняя лобная извилина и область справа нижняя височная извилина аналогично демонстрируют повышение активности.^[44] Повреждение областей, вовлеченных в семантическую память, приводит к различным дефицитам, в зависимости от области и типа повреждения.Например, Лэмбон Ральф, Лоу и Роджерс (2007) обнаружили, что категориальные нарушения могут возникать, когда пациенты имеют различный дефицит знаний для одной семантической категории по сравнению с другой, в зависимости от места и типа повреждения. Специфические для категории нарушения могут указывать на то, что знания могут по-разному полагаться на сенсорные и моторные свойства, закодированные в разных областях (Farah and McClelland, 1991).^[45]

Нарушения, относящиеся к определенной категории, могут затрагивать области коры головного мозга, где представлены живые и неживые предметы и где представлены особенности и концептуальные отношения. В зависимости от ущерба, нанесенного семантической системе, один тип может иметь преимущество перед другим. Во многих случаях есть момент, когда одна область лучше, чем другая (т.е.представление живых и неживых вещей по сравнению с характеристиками и концептуальными отношениями или наоборот)^[46]

Различные болезни и расстройства могут влиять на биологическую работу семантической памяти. Было проведено множество исследований в попытке определить влияние на различные аспекты семантической памяти. Например, Lambon, Lowe, & Rogers (2007) изучали различные эффекты семантическая деменция и энцефалит, вызванный вирусом простого герпеса, имеют семантическую память. Они обнаружили, что семантическая деменция имеет более общее семантическое нарушение. Кроме того, дефицит семантической памяти в результате энцефалита, вызванного вирусом простого герпеса, как правило, имеет более специфичные для категории нарушения. Другие нарушения, влияющие на семантическую память, такие как Болезнь Альцгеймера - клинически наблюдалось как ошибки в названии, распознавании или описании объектов. В то время как исследователи связывают такое ухудшение с деградацией семантических знаний (Koenig et al. 2007).^[47]

Различные нейронные изображения и исследования указывают на семантическую память и эпизодическая память в результате различных областей мозга. Еще одно исследование предполагает, что как семантическая память, так и эпизодическая память являются частью единственного декларативная память системы, но представляют различные сектора и части в рамках большего целого. Различные области мозга активируются в зависимости от семантического или эпизодическая память доступен. Некоторые эксперты до сих пор спорят, принадлежат ли эти два типа памяти к разным системам, или же нейронная визуализация заставляет их выглядеть так в результате активации различных психических процессов во время поиска.^[48]

Расстройства

Семантические нарушения, специфичные для категории

Специфические для категории семантические нарушения - это нейропсихологическое явление, при котором индивидуальная способность идентифицировать определенные категории объектов выборочно нарушается, в то время как другие категории остаются неповрежденными.^[49] Это состояние может привести к повреждению головного мозга, которое может быть обширным, неоднородным или локализоваться в определенной части мозга. широко распространенный. Исследования показывают, что височная доля, а точнее система структурного описания^[49] может быть ответственным за категориальные нарушения семантической памяти.

Категории обесценения

Специфические для категорий семантические дефициты, как правило, делятся на две разные категории, каждая из которых может быть сохранена или подчеркнута в зависимости от конкретного индивидуального дефицита. Первая категория состоит из одушевленных объектов, среди которых «животные» являются наиболее распространенным недостатком. Вторая категория состоит из неодушевленных предметов с двумя подкатегориями: «фрукты и овощи» (неодушевленные биологические объекты) и «артефакты», которые являются наиболее распространенными недостатками. Однако тип дефицита не указывает на отсутствие концептуальных знаний, связанных с этой категорией. Это связано с тем, что визуальная система, используемая для идентификации и описания структуры объектов, функционирует независимо от концептуальной базы знаний человека.^[49]

В большинстве случаев эти две категории согласуются с данными тематического исследования. Однако из этого правила есть несколько исключений, как в случае с большинством нейропсихологических состояний. Было показано, что такие вещи, как еда, части тела и музыкальные инструменты, не поддаются разделению на живое / неодушевленное или биологическое / небиологическое разделение на категории. Например, было показано, что музыкальные инструменты имеют тенденцию быть нарушенными у пациентов с повреждением категории живых существ, несмотря на тот факт, что музыкальные инструменты попадают в категорию небиологических / неодушевленных. Однако бывают также случаи биологических нарушений, когда игра на музыкальных инструментах находится на нормальном уровне. Точно так же было показано, что питание ухудшается у людей с биологическими нарушениями категории. Категория продуктов питания, в частности, может иметь некоторые отклонения, потому что она может быть натуральной, но также может подвергаться высокой степени обработки. Это можно увидеть на примере человека, у которого были нарушения в отношении овощей и животных, в то время как их категория продуктов питания оставалась неизменной. Все эти результаты основаны на отдельных тематических исследованиях, поэтому, хотя они являются наиболее надежным источником информации, они также полны несоответствий, потому что каждый мозг и каждый случай повреждения мозга уникален по-своему.^[49]

Теории

При рассмотрении семантических дефицитов по конкретным категориям важно учитывать, как семантическая информация хранится в мозгу. Теории по этому поводу, как правило, делятся на две разные группы в зависимости от лежащих в их основе принципов. Теории, основанные на «принципе коррелированной структуры», который утверждает, что организация концептуального знания в мозге является отражением того, как часто проявляются свойства объекта, предполагают, что мозг отражает статистическое отношение свойств объекта и то, как они соотносятся друг с другом. Теории, основанные на «принципе нейронной структуры», который гласит, что организация концептуального знания в мозгу контролируется репрезентативными ограничениями, налагаемыми самим мозгом, предполагают, что организация является внутренней. Эти теории предполагают, что естественное избирательное давление привело к формированию нервных цепей, специфичных для определенных доменов, и что они предназначены для решения проблем и выживания. Животные, растения и инструменты - все это примеры конкретных цепей, которые могут быть сформированы на основе этой теории.^[49]

Роль модальности

Модальность относится к семантической категории значения, которая связана с необходимостью и вероятностью, выраженной через язык. В лингвистике считается, что определенные выражения имеют модальное значение. Несколько примеров этого включают условные, вспомогательные, наречия и существительные. При рассмотрении семантических дефицитов, специфичных для категорий, существует другой вид модальности, который рассматривает словесные отношения, которые гораздо более актуальны для этих расстройств и нарушений. ^[50]

В отношении нарушений, относящихся к конкретной категории, существуют теории, относящиеся к конкретным модальностям, которые все основываются на нескольких общих прогнозах. Эти теории утверждают, что нарушение визуальной модальности приведет к дефициту биологических объектов, а нарушение функциональной модальности приведет к дефициту небиологических объектов (артефактов). Теории, основанные на модальности, также предполагают, что если есть повреждение специфического для модальности знания, то будут повреждены все категории, которые подпадают под это. В этом случае повреждение визуальной модальности привело бы к дефициту всех биологических объектов без дефицита, ограниченного более конкретными категориями. Другими словами, не было бы никаких категорийных семантических дефицитов только для «животных» или только для «фруктов и овощей». ^[49]

Категории семантических причин дефицита

Семантическая деменция

Семантическая деменция - это нарушение семантической памяти, из-за которого пациенты теряют способность сопоставлять слова или изображения с их значениями.^[51] Тем не менее, у пациентов с семантической деменцией довольно редко развиваются категориальные нарушения, хотя были задокументированы случаи этого. Как правило, более общие результаты семантического ухудшения формируют нечеткие семантические представления в мозгу.^[52]

Болезнь Альцгеймера - это подкатегория семантической деменции, которая может вызывать аналогичные симптомы. Основное различие между ними состоит в том, что болезнь Альцгеймера классифицируется по атрофии обеих сторон головного мозга, в то время как семантическая деменция классифицируется по утрате мозговой ткани в передней части левой височной доли.^[51] В частности, при болезни Альцгеймера взаимодействие с семантической памятью со временем порождает различные паттерны дефицита между пациентами и категориями, что вызвано искаженными представлениями в мозге.^[53] Например, в начальной стадии болезни Альцгеймера у пациентов возникают легкие трудности с категорией артефактов. По мере того как болезнь прогрессирует, семантический дефицит, специфичный для категории, также прогрессирует, и пациенты видят более конкретный дефицит с естественными категориями. Другими словами, дефицит, как правило, больше у живых существ, чем у неживых.^[53]

Энцефалит, вызванный вирусом простого герпеса

Энцефалит, вызванный вирусом простого герпеса (HSVE), - это неврологическое заболевание, которое вызывает воспаление головного мозга. Это вызвано вирусом простого герпеса типа 1. Ранние симптомы включают головную боль, лихорадку и сонливость, но со временем будут развиваться такие симптомы, как снижение способности говорить, потеря памяти и афазия. HSVE также может вызывать семантические дефициты, специфичные для категории.^[54] Когда это происходит, пациенты обычно имеют повреждение височной доли, которое затрагивает медиальную и боковую кору, а также лобную долю. Исследования также показали, что пациенты с HSVE имеют гораздо более высокую частоту семантических дефицитов, специфичных для категорий, чем пациенты с семантической деменцией, хотя оба они вызывают нарушение потока через височную долю.^[52]

Поражения головного мозга

Поражение головного мозга относится к любой аномальной ткани в головном мозге или на нем. Чаще всего это вызвано травмой или инфекцией. В одном конкретном случае пациенту была сделана операция по удалению аневризмы, и хирургу пришлось перерезать переднюю соединительную артерию, что привело к повреждению базального отдела переднего мозга и свода. До операции этот пациент был полностью независимым и не имел проблем с семантической памятью. Однако после операции и возникновения повреждений пациент сообщил о трудностях с называнием и идентификацией объектов, задачами распознавания и пониманием. В этом конкретном случае у пациента было гораздо более значительное количество проблем с объектами в категории «живые», которые можно было увидеть на рисунках животных, которые пациенту было предложено сделать, а также в данных задач сопоставления и идентификации. Каждое поражение индивидуально, но в этом исследовании исследователи предположили, что семантический дефицит проявился в результате отключения височной доли. Это привело бы к выводу, что любой тип поражения височной доли, в зависимости от тяжести и локализации, может вызвать семантический дефицит.^[55]

Семантические различия по полу

В следующей таблице приведены выводы Журнал клинической и экспериментальной нейропсихологии.^[56]

Эти результаты дают нам основу для различий в семантических знаниях по полу для здоровых субъектов. При рассмотрении семантических дефицитов по конкретной категории мы можем сравнить данные с таблицей выше, чтобы увидеть, совпадают ли результаты. Экспериментальные данные говорят нам, что мужчины с семантическими дефицитами, специфичными для категорий, в основном страдают от фруктов и овощей, в то время как женщины с семантическими дефицитами, специфичными для категорий, в основном страдают от животных и артефактов. Это приводит к выводу, что существуют значительные гендерные различия, когда речь идет о семантических дефицитах по конкретным категориям, и что пациент будет иметь тенденцию к нарушениям в категориях, которые изначально имели меньше знаний.^[56]

Нарушения, специфичные для модальности

Семантическая память также обсуждается со ссылкой на модальность. Различные компоненты представляют информацию из разных сенсомоторных каналов. Нарушения, специфичные для модальности, делятся на отдельные подсистемы на основе модальности ввода. Примеры различных способов ввода включают визуальный, слуховой и тактильный ввод. Нарушения, связанные с модальностью, также делятся на подсистемы в зависимости от типа информации. Визуальная и вербальная информация, а также перцептивная и функциональная информация - вот примеры типов информации.^[57] Специфика модальности может объяснить категориальные нарушения семантических нарушений памяти. Повреждение визуальной семантики в первую очередь ухудшает знания о живых существах, а повреждение функциональной семантики в первую очередь ухудшает знания о неживых вещах.

Семантический рефрактерный доступ и семантические расстройства памяти

Нарушения семантической памяти делятся на две группы. Нарушения семантического рефрактерного доступа противопоставляются нарушениям семантической памяти по четырем факторам. Временные факторы, последовательность ответов, частота и семантическая взаимосвязь - четыре фактора, используемые для различения семантического рефрактерного доступа и нарушений семантического хранения. Ключевым признаком семантических расстройств рефрактерного доступа являются временные искажения. Отмечается уменьшение времени реакции на определенные стимулы по сравнению с естественным временем реакции. Следующим фактором является последовательность ответов. При расстройствах доступа вы видите несоответствия в понимании и реакции на стимулы, которые предъявлялись много раз. Временные факторы влияют на последовательность отклика. При расстройствах памяти вы не видите непоследовательной реакции на определенные предметы, как при рефрактерных расстройствах доступа. Частота стимула определяет работоспособность на всех этапах познания. Эффекты чрезмерной частотности слов обычны при нарушениях семантической памяти, в то время как при нарушениях семантического рефрактерного доступа эффекты частоты слов минимальны. Сравнение «близких» и «дальних» групп проверяет семантическую близость. «Близкие» группы содержат слова, которые связаны между собой, поскольку взяты из одной категории. Например, список типов одежды будет «закрытой» группой. «Дистанционные» группы содержат слова с широкими категориальными различиями. В эту группу попадают несвязанные слова. Сравнение близких и дальних групп показывает, что при нарушениях доступа семантическая родственность имела отрицательный эффект. Этого не наблюдается при нарушениях семантической памяти. Специфические для категорий и модальности нарушения являются важными компонентами нарушений доступа и хранения семантической памяти.^[58]

Настоящие и будущие исследования

Интерес к семантической памяти вернулся за последние 15 лет, отчасти благодаря развитию функциональных возможностей. нейровизуализация такие методы как позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) и функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ), которые использовались для ответа на некоторые из основных вопросов нашего понимания семантической памяти.

Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) и функциональный магнитный резонанс (фМРТ) позволяют познавательный нейробиологам предстоит изучить различные гипотезы, касающиеся нейросетевой организации семантической памяти. Используя эти методы нейровизуализации, исследователи могут наблюдать за мозговой активностью участников, когда они выполняют когнитивные задачи. Эти задачи могут включать, но не ограничиваются этим, наименование объектов, определение принадлежности двух стимулов к одной и той же категории объектов или сопоставление изображений с их письменными или устными именами.^[59]

Вместо того, чтобы какая-либо одна область мозга играть выделенную и привилегированную роль в представлении или извлечении всех видов семантических знаний, семантическая память представляет собой совокупность функционально и анатомически различных систем, где каждая система, специфичная для атрибута, привязана к определенной сенсомотор модальность (то есть видение) и, более конкретно, свойство в рамках этой модальности (т.е. цвет ). Нейровизуализация исследования также предполагают различие между семантической обработкой и сенсомоторной обработкой.

Новая идея, которая все еще находится на ранней стадии развития, заключается в том, что семантическая память, как и восприятие, может быть подразделена на типы визуальной информации - цвет, размер, форму и движение. Томпсон-Шилл (2003)^[60] обнаружил, что левый или двусторонний вентральный височная кора по-видимому, участвует в восстановлении знаний о цвете и форме, левая боковая височная кора - в знаниях о движении, а теменная кора в знании размера.

Исследования нейровизуализации предполагают наличие большой распределенной сети семантических представлений, которые минимально организованы по атрибутам и, возможно, дополнительно по категориям. Эти сети включают «обширные области вентральной (знание формы и цвета) и латеральной (знание движения). височная кора, теменная кора (знание размера), и премоторная кора (манипуляция знаниями). Другие области, такие как более передние области височной коры, могут быть вовлечены в представление неперцептуального (например, вербального) концептуального знания, возможно, в некоторой категориально организованной манере ».^[61] Предполагается, что в височно-теменной сети передняя височная доля относительно более важна для семантической обработки, а задние языковые области относительно более важны для лексического поиска.

Смотрите также

• Семантика памяти
• Редкая распределенная память

использованная литература

дальнейшее чтение

внешние ссылки

• http://www.newscientist.com/article.ns?id=dn10012
• http://diodor.eti.pg.gda.pl Приложение вычислительной семантической модели памяти. Играет в игру с 20 вопросами о животных
• Пакет S-Space, библиотека Java с открытым исходным кодом, которая включает несколько реализаций семантической памяти, например PEN и IS для генерации Статистическая семантика из текстового корпуса
• http://www.semantikoz.com/blog/2008/02/25/hyperspace-analogue-to-language-hal-introduction/ Подробное объяснение вариации семантической памяти гиперпространственного аналога языка (HAL)