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2. How meaning unfolds in neural time: Embodied reactivations can precede multimodal semantic effects during language processing
- Author
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Sebastian Moguilner, Edinson Muñoz, Adolfo M. García, Kathya Torquati, Lucas Sedeño, Eduardo M. Castillo, Agustín Ibáñez, Eduar Herrera, Tara Kleineschay, and Enrique García-Marco
- Subjects
Adult ,Male ,Time Factors ,Cognitive Neuroscience ,MAGNETOENCEPHALOGRAPHY ,Sensory system ,Epiphenomenon ,ACTION VERBS ,050105 experimental psychology ,Machine Learning ,Young Adult ,03 medical and health sciences ,0302 clinical medicine ,medicine ,Humans ,Semantic memory ,0501 psychology and cognitive sciences ,purl.org/becyt/ford/5.1 [https] ,Language ,MULTIMODAL SEMANTICS ,Cognitive science ,purl.org/becyt/ford/6 [https] ,purl.org/becyt/ford/5 [https] ,medicine.diagnostic_test ,05 social sciences ,Motor Cortex ,Magnetoencephalography ,purl.org/becyt/ford/6.2 [https] ,Temporal Lobe ,Semantics ,Comprehension ,Neurology ,Action (philosophy) ,Embodied cognition ,Speech Perception ,Female ,MACHINE LEARNING ,Psychology ,EMBODIED COGNITION ,030217 neurology & neurosurgery ,Meaning (linguistics) - Abstract
Research on how the brain construes meaning during language use has prompted two conflicting accounts. According to the ‘grounded view’, word understanding involves quick reactivations of sensorimotor (embodied)experiences evoked by the stimuli, with simultaneous or later engagement of multimodal (conceptual)systems integrating information from various sensory streams. Contrariwise, for the ‘symbolic view’, this capacity depends crucially on multimodal operations, with embodied systems playing epiphenomenal roles after comprehension. To test these contradictory hypotheses, the present magnetoencephalography study assessed implicit semantic access to grammatically constrained action and non-action verbs (n = 100 per category)while measuring spatiotemporally precise signals from the primary motor cortex (M1, a core region subserving bodily movements)and the anterior temporal lobe (ATL, a putative multimodal semantic hub). Convergent evidence from sensor- and source-level analyses revealed that increased modulations for action verbs occurred earlier in M1 (∼130–190 ms)than in specific ATL hubs (∼250–410 ms). Moreover, machine-learning decoding showed that trial-by-trial classification peaks emerged faster in M1 (∼100–175 ms)than in the ATL (∼345–500 ms), with over 71% accuracy in both cases. Considering their latencies, these results challenge the ‘symbolic view’ and its implication that sensorimotor mechanisms play only secondary roles in semantic processing. Instead, our findings support the ‘grounded view’, showing that early semantic effects are critically driven by embodied reactivations and that these cannot be reduced to post-comprehension epiphenomena, even when words are individually classified. Briefly, our study offers non-trivial insights to constrain fine-grained models of language and understand how meaning unfolds in neural time. Fil: García, Adolfo Martín. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Neurociencia Cognitiva. Fundación Favaloro. Instituto de Neurociencia Cognitiva; Argentina. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Educación Elemental y Especial; Argentina Fil: Moguilner, Sebastian Gabriel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Neurociencia Cognitiva. Fundación Favaloro. Instituto de Neurociencia Cognitiva; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro | Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro; Argentina Fil: Torquati, Kathya. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Neurociencia Cognitiva. Fundación Favaloro. Instituto de Neurociencia Cognitiva; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Neurociencias Cognitivas y Traslacional; Argentina Fil: García Marco, Enrique. Universidad de La Laguna; España. Universidad Nacional de Educación a Distancia; España Fil: Herrera, Eduar. Universidad Icesi; Colombia Fil: Muñoz, Edison. Universidad de Santiago de Chile; Chile Fil: Castillo, Eduardo. Florida Hospital for Children; Estados Unidos Fil: Kleineschay, Tara. Florida Hospital for Children; Estados Unidos Fil: Sedeño, Lucas. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Neurociencia Cognitiva. Fundación Favaloro. Instituto de Neurociencia Cognitiva; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Neurociencias Cognitivas y Traslacional; Argentina Fil: Ibañez, Agustin Mariano. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Neurociencia Cognitiva. Fundación Favaloro. Instituto de Neurociencia Cognitiva; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Neurociencias Cognitivas y Traslacional; Argentina. Universidad Adolfo Ibañez; Chile. Universidad Autónoma del Caribe; Colombia
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- 2019
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3. Altered neural signatures of interoception in multiple sclerosis
- Author
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Andrew H. Kemp, Fatima Pagani Cassara, Federico Adolfi, Diana Bruno, Sofía Abrevaya, Agustina Legaz, Kathya Torquati, Adolfo M. García, Agustin Petroni, Vladimiro Sinay, Eduar Herrera, Indira García-Cordero, Lucas Sedeño, Florencia Alifano, Blas Couto, Sol Esteves, Adrián Yoris, Paula Salamone, Agustín Ibáñez, and Miguel Martorell
- Subjects
Male ,Electroencephalography ,Interoception ,INTEROCEPTIVE PROCESSING ,0302 clinical medicine ,Heart Rate ,Mind-wandering ,HEARTBEAT EVOKED POTENTIAL ,Evoked Potentials ,Research Articles ,Cerebral Cortex ,Radiological and Ultrasound Technology ,medicine.diagnostic_test ,Functional connectivity ,05 social sciences ,purl.org/becyt/ford/3.1 [https] ,FUNCTIONAL CONNECTIVITY ,Middle Aged ,Magnetic Resonance Imaging ,Medicina Básica ,Neurology ,Female ,purl.org/becyt/ford/3 [https] ,Anatomy ,Adult ,CIENCIAS MÉDICAS Y DE LA SALUD ,Neurociencias ,HEARTBEAT DETECTION TASK ,050105 experimental psychology ,03 medical and health sciences ,Multiple Sclerosis, Relapsing-Remitting ,Atrophy ,Connectome ,medicine ,BODY PERCEPTION ,Humans ,0501 psychology and cognitive sciences ,Radiology, Nuclear Medicine and imaging ,MULTIPLE SCLEROSIS ,business.industry ,Multiple sclerosis ,Neurophysiology ,medicine.disease ,Neurology (clinical) ,business ,Neuroscience ,Neurocognitive ,030217 neurology & neurosurgery - Abstract
Multiple sclerosis (MS) patients present several alterations related to sensing of bodily signals. However, no specific neurocognitive impairment has yet been proposed as a core deficit underlying such symptoms. We aimed to determine whether MS patients present changes in interoception—that is, the monitoring of autonomic bodily information—a process that might be related to various bodily dysfunctions. We performed two studies in 34 relapsing–remitting, early‐stage MS patients and 46 controls matched for gender, age, and education. In Study 1, we evaluated the heartbeat‐evoked potential (HEP), a cortical signature of interoception, via a 128‐channel EEG system during a heartbeat detection task including an exteroceptive and an interoceptive condition. Then, we obtained whole‐brain MRI recordings. In Study 2, participants underwent fMRI recordings during two resting‐state conditions: mind wandering and interoception. In Study 1, controls exhibited greater HEP modulation during the interoceptive condition than the exteroceptive one, but no systematic differences between conditions emerged in MS patients. Patients presented atrophy in the left insula, the posterior part of the right insula, and the right anterior cingulate cortex, with abnormal associations between neurophysiological and neuroanatomical patterns. In Study 2, controls showed higher functional connectivity and degree for the interoceptive state compared with mind wandering; however, this pattern was absent in patients, who nonetheless presented greater connectivity and degree than controls during mind wandering. MS patients were characterized by atypical multimodal brain signatures of interoception. This finding opens a new agenda to examine the role of inner‐signal monitoring in the body symptomatology of MS. Fil: Salamone, Paula Celeste. Universidad Favaloro; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Neurociencia Cognitiva y Traslacional. Fundación Ineco Rosario Sede del Incyt | Instituto de Neurología Cognitiva. Instituto de Neurociencia Cognitiva y Traslacional. Fundación Ineco Rosario Sede del Incyt | Fundación Favaloro. Instituto de Neurociencia Cognitiva y Traslacional. Fundación Ineco Rosario Sede del Incyt; Argentina Fil: Esteves, Sol. Universidad Favaloro; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Neurociencia Cognitiva y Traslacional. Fundación Ineco Rosario Sede del Incyt | Instituto de Neurología Cognitiva. Instituto de Neurociencia Cognitiva y Traslacional. Fundación Ineco Rosario Sede del Incyt | Fundación Favaloro. Instituto de Neurociencia Cognitiva y Traslacional. Fundación Ineco Rosario Sede del Incyt; Argentina Fil: Sinay, Vladimiro J.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Neurociencia Cognitiva y Traslacional. Fundación Ineco Rosario Sede del Incyt | Instituto de Neurología Cognitiva. Instituto de Neurociencia Cognitiva y Traslacional. Fundación Ineco Rosario Sede del Incyt | Fundación Favaloro. Instituto de Neurociencia Cognitiva y Traslacional. Fundación Ineco Rosario Sede del Incyt; Argentina. Universidad Favaloro; Argentina Fil: García Cordero, Indira Ruth. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Neurociencia Cognitiva y Traslacional. Fundación Ineco Rosario Sede del Incyt | Instituto de Neurología Cognitiva. Instituto de Neurociencia Cognitiva y Traslacional. Fundación Ineco Rosario Sede del Incyt | Fundación Favaloro. Instituto de Neurociencia Cognitiva y Traslacional. Fundación Ineco Rosario Sede del Incyt; Argentina. Universidad Favaloro; Argentina Fil: Abrevaya, Sofia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Neurociencia Cognitiva y Traslacional. Fundación Ineco Rosario Sede del Incyt | Instituto de Neurología Cognitiva. Instituto de Neurociencia Cognitiva y Traslacional. Fundación Ineco Rosario Sede del Incyt | Fundación Favaloro. Instituto de Neurociencia Cognitiva y Traslacional. Fundación Ineco Rosario Sede del Incyt; Argentina. Universidad Favaloro; Argentina Fil: Couto, Juan Blas Marcos. Universidad Favaloro; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Neurociencia Cognitiva y Traslacional. Fundación Ineco Rosario Sede del Incyt | Instituto de Neurología Cognitiva. Instituto de Neurociencia Cognitiva y Traslacional. Fundación Ineco Rosario Sede del Incyt | Fundación Favaloro. Instituto de Neurociencia Cognitiva y Traslacional. Fundación Ineco Rosario Sede del Incyt; Argentina Fil: Gonzalez Adolfi, Federico. Universidad Favaloro; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Neurociencia Cognitiva y Traslacional. Fundación Ineco Rosario Sede del Incyt | Instituto de Neurología Cognitiva. Instituto de Neurociencia Cognitiva y Traslacional. Fundación Ineco Rosario Sede del Incyt | Fundación Favaloro. Instituto de Neurociencia Cognitiva y Traslacional. Fundación Ineco Rosario Sede del Incyt; Argentina Fil: Martorell Caro, Miguel Angel. Universidad Favaloro; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Neurociencia Cognitiva y Traslacional. Fundación Ineco Rosario Sede del Incyt | Instituto de Neurología Cognitiva. Instituto de Neurociencia Cognitiva y Traslacional. Fundación Ineco Rosario Sede del Incyt | Fundación Favaloro. Instituto de Neurociencia Cognitiva y Traslacional. Fundación Ineco Rosario Sede del Incyt; Argentina Fil: Petroni, Agustín. Universidad Favaloro; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Computación. Laboratorio de Inteligencia Artificial Aplicada; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Neurociencia Cognitiva y Traslacional. Fundación Ineco Rosario Sede del Incyt | Instituto de Neurología Cognitiva. Instituto de Neurociencia Cognitiva y Traslacional. Fundación Ineco Rosario Sede del Incyt | Fundación Favaloro. Instituto de Neurociencia Cognitiva y Traslacional. Fundación Ineco Rosario Sede del Incyt; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Investigación en Ciencias de la Computación; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Instituto de Ingeniería Biomédica; Argentina Fil: Yoris, Adrián. Universidad Favaloro; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Neurociencia Cognitiva y Traslacional. Fundación Ineco Rosario Sede del Incyt | Instituto de Neurología Cognitiva. Instituto de Neurociencia Cognitiva y Traslacional. Fundación Ineco Rosario Sede del Incyt | Fundación Favaloro. Instituto de Neurociencia Cognitiva y Traslacional. Fundación Ineco Rosario Sede del Incyt; Argentina Fil: Torquati, Kathya. Universidad Favaloro; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Neurociencia Cognitiva y Traslacional. Fundación Ineco Rosario Sede del Incyt | Instituto de Neurología Cognitiva. Instituto de Neurociencia Cognitiva y Traslacional. Fundación Ineco Rosario Sede del Incyt | Fundación Favaloro. Instituto de Neurociencia Cognitiva y Traslacional. Fundación Ineco Rosario Sede del Incyt; Argentina Fil: Alifano, Florencia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Neurociencia Cognitiva y Traslacional. Fundación Ineco Rosario Sede del Incyt | Instituto de Neurología Cognitiva. Instituto de Neurociencia Cognitiva y Traslacional. Fundación Ineco Rosario Sede del Incyt | Fundación Favaloro. Instituto de Neurociencia Cognitiva y Traslacional. Fundación Ineco Rosario Sede del Incyt; Argentina. Universidad Favaloro; Argentina Fil: Legaz, Agustina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Neurociencia Cognitiva y Traslacional. Fundación Ineco Rosario Sede del Incyt | Instituto de Neurología Cognitiva. Instituto de Neurociencia Cognitiva y Traslacional. Fundación Ineco Rosario Sede del Incyt | Fundación Favaloro. Instituto de Neurociencia Cognitiva y Traslacional. Fundación Ineco Rosario Sede del Incyt; Argentina. Universidad Favaloro; Argentina Fil: Cassará, Fátima P.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Neurociencia Cognitiva y Traslacional. Fundación Ineco Rosario Sede del Incyt | Instituto de Neurología Cognitiva. Instituto de Neurociencia Cognitiva y Traslacional. Fundación Ineco Rosario Sede del Incyt | Fundación Favaloro. Instituto de Neurociencia Cognitiva y Traslacional. Fundación Ineco Rosario Sede del Incyt; Argentina. Universidad Favaloro; Argentina Fil: Bruno, Diana. Universidad Favaloro; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Neurociencia Cognitiva y Traslacional. Fundación Ineco Rosario Sede del Incyt | Instituto de Neurología Cognitiva. Instituto de Neurociencia Cognitiva y Traslacional. Fundación Ineco Rosario Sede del Incyt | Fundación Favaloro. Instituto de Neurociencia Cognitiva y Traslacional. Fundación Ineco Rosario Sede del Incyt; Argentina Fil: Kemp, Andrew H.. University of Sydney; Australia Fil: Herrera, Eduar. Universidad ICESI; Colombia Fil: García, Adolfo Martín. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Neurociencia Cognitiva y Traslacional. Fundación Ineco Rosario Sede del Incyt | Instituto de Neurología Cognitiva. Instituto de Neurociencia Cognitiva y Traslacional. Fundación Ineco Rosario Sede del Incyt | Fundación Favaloro. Instituto de Neurociencia Cognitiva y Traslacional. Fundación Ineco Rosario Sede del Incyt; Argentina. Universidad Nacional de Cuyo; Argentina. Universidad Favaloro; Argentina Fil: Ibáñez Barassi, Agustín Mariano. University of New South Wales; Australia. Macquarie University; Australia. Universidad Favaloro; Argentina. Universidad Adolfo Ibañez; Chile. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Neurociencia Cognitiva y Traslacional. Fundación Ineco Rosario Sede del Incyt | Instituto de Neurología Cognitiva. Instituto de Neurociencia Cognitiva y Traslacional. Fundación Ineco Rosario Sede del Incyt | Fundación Favaloro. Instituto de Neurociencia Cognitiva y Traslacional. Fundación Ineco Rosario Sede del Incyt; Argentina. Universidad Autónoma del Caribe; Colombia Fil: Sedeño, Lucas. Universidad Favaloro; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Neurociencia Cognitiva y Traslacional. Fundación Ineco Rosario Sede del Incyt | Instituto de Neurología Cognitiva. Instituto de Neurociencia Cognitiva y Traslacional. Fundación Ineco Rosario Sede del Incyt | Fundación Favaloro. Instituto de Neurociencia Cognitiva y Traslacional. Fundación Ineco Rosario Sede del Incyt; Argentina
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