Neuromagnetic correlates of categorization in normal controls and schizophrenic patients
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The present study examines object categorization in healthy controls (part A) and schizophrenic patients (part B). Objects from four superordinate categories (e.g. furniture) were presented and the megentoencephalogram (MEG) was recorded. Each superordinate category was represented by four different base level objects (e.g. table, chair). By means of spatio-temporal correlation of neighboring 'sensors' in the source space and by application of a unsupervised hierarchical clustering algorithm is shown, that objects from the same category have a more similar 'neuromagnetic signature' than objects belonging to different categories. This effect was most pronounced over temporal areas and is in line with findings from animal, neuropsychological and imaging studies of the localization of object categorization. A possible explanation are distributed neural networks in which different properties and attributes like form or color of an object are represented and which overlap stronger between exemplars of the same category.. In that sense, similarities in the MEG signal between two objects can be interpreted as a correlate of their associative network strength.
Part B applies these methods to a group of schizophrenic patients. A reduced differentiation of the categories by spatio-temporal correlations and a less well-defined organization by the hierarchical clustering indicate deficits in the neuroarchetectonic organization of the semantic system in schizophrenic patients. Loosened associations within neural networks of the temporal lobes are a possible cause for these deficits. Associations with clinic symptom scales indicate more severe positive symptomatic when a stronger disturbance of the semantic system is present.
Zusammenfassung in einer weiteren Sprache
Die vorliegende Arbeit untersucht Objektkategorisierung bei gesunden Probanden (Teil A) und schizophrenen Patienten (Teil B). Hierzu wurden Objekte aus 4 Kategorien (z.B. Möbel), die durch jeweils 4 unterschiedliche Unterkategorien (z.B. Tisch, Stuhl) repräsentiert waren, dargeboten und das Magnetenzephalogram (MEG) aufgezeichnet. Anhand von raumzeitlichen Korrelationen benachbarter Sensoren im Quellraum und durch Anwendung eines unsupervised hierarchical clustering algorithm wird gezeigt, dass sich Objekte derselben Kategorie in ihrer neuromagnetischen Signatur mehr ähneln als Objekte unterschiedlicher Kategorien. Diese Effekte waren über Arealen der Temporallappen am ausgeprägesten und stimmen mit Befunden aus tierexperimentellen, neuropsychologischen und bildgebenden Untersuchungen zur Objektkategorisierung überein. Eine mögliche Erklärung bieten verteilte neuronale Netzwerke, in denen unterschiedliche Eigenschaften und Attribute wie Form oder Farbe eines Objekts gespeichert sind und die zwischen Exemplaren derselben Kategorie stärker überlappen. Demnach kann die Ähnlichkeit zweier Objekte im MEG-Signal als Korrelat der assoziativen Netzwerkstärke interpretiert werden.
Teil B wendet diese Methodik auf eine Gruppe schizophrener Patienten an. Eine verringerte Unterscheidbarkeit der Kategorien mittels raumzeitlichen Korrelationen und ein weniger klar definierte Organisation durch hierarchisches clustering deuten auf Defizite in der neuroarchitektonischen Organization des semantischen Systems bei schizophrenen Patienten hin. Gelockerte Assoziationen in neuronalen Netzen der Temporallappen sind eine mögliche Ursache dieser Defizite. Zusammenhänge mit klinischen Symptomskalen deuten auf eine ausgeprägtere Positivsymptomatik bei stärkerer Störung des semantischen Systems hin.
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ISO 690
LÖW, Andreas, 2007. Neuromagnetic correlates of categorization in normal controls and schizophrenic patients [Dissertation]. Konstanz: University of KonstanzBibTex
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