title: | Orthographical and mathematical processing in blind and sighted Braille readers |
alternative title: |
Przetwarzanie ortograficzne i matematyczne u osób niewidomych i widzących czytelników alfabetu brajla |
author: | Rączy Katarzyna |
reviewer: | Jednogród Katarzyna, Kossut Małgorzata |
advisor: | Szwed Marcin |
institution: | Uniwersytet Jagielloński. Wydział Filozoficzny. Instytut Psychologii. Zakład Psychofizjologii |
place of creation: |
Kraków |
date of submittion : | 2019-07-08 |
pages: | 46, [3], 36, [14], 26, [2], 24 |
callnumber : |
Dokt. 2019/162 |
notes: | Dostęp do publikacji jest możliwy w Archiwum UJ |
language: | English |
abstract in English: | Contrary to the classical view on brain organization it was recently proposed that the comprehensive principle shaping brain (re)organization is sensory-independent task specialization. To further examine this notion, here, we focused on the orthographical and mathematical processing in blind and sighted Braille readers. Both reading and arithmetic can be accomplished in more than one sensory modality, which makes these processes a perfect tool to test whether the human brain is divided into task-specific regions independent of the input modality. The first part of my thesis focused on blind Braille readers. Previous studies indicate that the ventral Occipito-Temporal cortex (vOT) can preserve its task-specific function (e.g. reading) while switching its input modality (to touch). This suggests that task-specific reorganization is a general rule shaping brain organization following sensory deprivation. However, it remains possible that similarity of the activation in response to reading in the blind subjects' vOT in comparison with the one in the sighteds' VWFA (Visual Word Form Area) is superficial and the blind subjects' vOT is instead transformed into a general-language area. In Study 1, in an fMRI experiment, we showed that the blind subjects' vOT exhibits repetition suppression, a hallmark of reading-specific orthographic processing. Together with previous data, this suggests that the visual cortex can both: undergo taskspecific reorganization and acquire new functions. The second part of my thesis involved sighted Braille readers and how they process numbers in two modalities, the tactile and the visual. In the numerical processing research, the key cortical region for numerical processing - IPS (Intraparietal Sulcus) is considered a multimodal area. Nevertheless, similar issues are raised as to whether and to what extent the representations in this region are truly sensory modality-independent. It is currently debated whether the magnitude code in the IPS is truly abstract, i.e. commonly activated by numerical information in different sensory modalities. In Study 2 we tested a unique group of sighted individuals that underwent 9-month Braille reading course with behavioral primed naming task. We showed a V-shape priming function for both prime formats: tactile Braille and written words representing numbers, with strongest priming for primes of identical value (e.g. "four" and "4"), and a symmetrical decrease of priming strength for neighboring numbers - i.e. identity priming. It signifies that the magnitude information is processed according to a shared phonological code, independent of the input modality. In Study 3 we further tested the same group of subjects with the analogical task while the subjects underwent fMRI scans. This revealed a robust activation within the left IPS suggesting that the participants engaged in the direct grapheme-phoneme conversion. Together these findings indicate that left IPS activation was a response-related activation resulting from processing Arabic digits, facilitated by the identity priming and activation of a shared phonological code. The magnitude information is thus processed according to a shared phonological code - independent of the input modality. |
abstract in other languages: | W przeciwieństwie do klasycznego poglądu na organizację mózgu, ostatnie badania z wykorzystaniem technik neuroobrazowania wskazują na to, że organizacja mózgu kierowana jest zasadą task-specific (specyficzności ze względu na zadanie) niezależnie od modalności w jakiej to zadanie jest wykonywane. Ta rozprawa doktorska skupia się na dwóch wyższych procesach poznawczych: analizie ortograficznej słowa pisanego (proces czytania) u osób niewidomych i przetwarzaniu matematycznym u osób widzących czytających brajlem. Czytanie i wykonywanie obliczeń matematycznych mogą zachodzić w więcej niż jednej modalności zmysłowej. Słowa i cyfry mogą być widziane, słyszane lub dotykane, co sprawia, że te dwa procesy są idealnym narzędziem do dalszego badania poglądu mówiącego, że mózg dzieli się na regiony wyspecjalizowane w wykonywaniu konkretnego zadania, niezależnie od modalności. Pierwsza część tej rozprawy doktorskiej skupia się na osobach niewidomych czytających brajlem. Wcześniejsze badania wskazują, że strumień brzuszny kory wzrokowej (ventral Occipito-Temporal) zachowuje swoją nadrzędna funkcję (np. czytanie) nawet podczas gdy zmieni się modalność wejściowa tego regionu na np. dotyk. Badania te sugerują, że reorganizacja mózgu zachodzi według zasady specyficzności dla zadania i jest ogólną regułą kierującą plastycznością korową po deprywacji sensorycznej. Inne badania sugerują jednak, że podobieństwo mechanizmów czytania u niewidomych i widzących jest jedynie powierzchowne, a brzuszny strumień wzrokowy u niewidomych przekształca się w obszar wyższych procesów poznawczych w tym języka mówionego. W badaniu 1, używając techniki obrazowania funkcjonalnym rezonansem magnetycznym (fMRI), pokazaliśmy, że brzuszny strumień wzrokowy u osób niewidomych od urodzenia, do pewnego stopnia, zachowuje swoją specyficzną funkcję - przetwarzania ortograficznego. Sugeruje to, że kora wzrokowa niewidomych może zarówno zachować nadrzędne funkcje (czytanie) jak i wyspecjalizować się w nowych (przetwarzanie języka mówionego). Druga część tej rozprawy doktorskiej skupia się na widzących czytelnikach dotykowego alfabetu brajla, i tym jak przetwarzają oni numery w modalności zarówno dotykowej jak i wzrokowej. Badacze zajmujący się przetwarzaniem cyfr próbują odpowiedzieć na pytanie czy kod wielkości znajdujący się w multimodalnym obszarze uważanym za kluczowy dla procesów matematycznych - w bruździe śródciemieniowej (Intraparietal Sulcus) jest abstrakcyjny, w takim znaczeniu, że jest aktywowany niezależnie od modalności, notacji czy formatu cyfr jakie aktualnie przetwarza. W badaniu 2, używając paradygmatu prymowania, pokazaliśmy, że u osób widzących czytających brajlem, zarówna słowa reprezentujące cyfry (np. "sześć") jak i cyfry brajlowskie charakteryzuje ta sama - V-kształtna funkcja prymowania. Oznacza to, że cyfry brajlowskie charakteryzuje typ kodowania umiejscowionego (place coding), tak jak jest to w przypadku cyfr Arabskich. W badaniu 3, używając techniki obrazowania fMRI, przetestowaliśmy tę samą grupę osób, tym samym paradygmatem eksperymentalnym. Ujawniło to silną aktywację w lewej bruździe śródciemieniowej, sugerując, że widzący czytający brajlem mają jedną reprezentację wielkości, niezależną od modalności. Biorąc pod uwagę fakt, że osoby badane były biegłymi czytelnikami czarno-druku przed przystąpieniem do nauki alfabetu brajla, prawdopodobnie zaangażowały się w bezpośrednią konwersję grafem-fonem. Dlatego też, aktywacja lewej bruzdy śródciemieniowej była spowodowana aktywacją wspólnego dla cyfr brajlowskich i Arabskich - kodu fonologicznego, i aktywacją semantyczną wywołaną przetwarzaniem cyfr Arabskich. Informacja o wielkości jest zatem przetwarzana zgodnie ze wspólnym kodem fonologicznym, który jest aktywowany niezależnie od modalności przetwarzanych cyfr. |
keywords in Polish: | alfabet brajlowski, brzuszny strumień wzrokowy, przetwarzanie ortograficzne, przetwarzanie matematyczne |
keywords in English: | Braille alphabet, orthographical processing, mathematical processing, blindness, sighted Braille readers |
affiliation: | Wydział Filozoficzny : Instytut Psychologii |
type: | dissertation |