Reading comprehension is a complex cognitive process involving many human brain activities. Plenty of works have studied the patterns and attention allocations of reading comprehension in information retrieval related scenarios. However, little is known about what happens in human brain during reading comprehension and how these cognitive activities can affect information retrieval process. Additionally, with the advances in brain imaging techniques such as electroencephalogram (EEG), it is possible to collect brain signals in almost real time and explore whether it can be utilized as feedback to facilitate information acquisition performance. In this paper, we carefully design a lab-based user study to investigate brain activities during reading comprehension. Our findings show that neural responses vary with different types of reading contents, i.e., contents that can satisfy users' information needs and contents that cannot. We suggest that various cognitive activities, e.g., cognitive loading, semantic-thematic understanding, and inferential processing, underpin these neural responses at the micro-time scale during reading comprehension. From these findings, we illustrate several insights for information retrieval tasks, such as ranking models construction and interface design. Besides, we suggest the possibility of detecting reading comprehension status for a proactive real-world system. To this end, we propose a Unified framework for EEG-based Reading Comprehension Modeling (UERCM). To verify its effectiveness, we conduct extensive experiments based on EEG features for two reading comprehension tasks: answer sentence classification and answer extraction. Results show that it is feasible to improve the performance of two tasks with brain signals.


翻译:阅读理解是一个复杂的认知过程,涉及许多人类的大脑活动。大量工作研究了信息检索相关情景中阅读理解的规律和注意力分配,然而,对于人类大脑在阅读理解过程中发生的情况以及这些认知活动如何影响信息检索过程知之甚少。此外,随着大脑成像技术(例如电脑图(EEEG)等)的进步,有可能收集几乎实时的大脑信号,并探讨是否可以将其用作反馈,以促进信息获取业绩。在本文件中,我们仔细设计了实验室用户研究,以调查阅读理解过程中的大脑活动。我们的调查结果显示,神经反应与各种阅读内容不同,即能够满足用户信息需要和内容但又不能满足用户信息检索过程的内容不尽相同。我们建议,各种认知活动,例如认知加载、语义-神学理解和感知处理等,可以在阅读理解过程中作为这些神经反应的基础。我们从这些研究结果中可以说明一些关于信息检索任务的洞察力,例如分级模型构建和界面设计。此外,我们建议,为积极主动的大脑读取信息内容内容,即满足用户的信息需求和内容的需求。我们建议,在读取结果-结果-结果-理解系统上,我们最后提出,我们提出一个基于读取结果的模型的读取结果的进度分析框架,我们提出一个基础的读取结果-直观,我们为读取。

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