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听到的声音如何成为我们大脑中的话语,大脑听

2019-08-16 11:33

bv1946伟德入口,英国《自然·通讯》杂志12月20日在线发表的两篇神经科学论文提出,人们能借助听觉皮层的快速动态变化,在嘈杂的环境中辨认出语句。其中一组人员发现,当词语中的某些部分被噪音掩盖时,听觉中枢的一个区域能实时补充缺失的音节。另一项研究表明,在先前接触过这些语句的情况下,听觉中枢的快速变化能让人们理解噪音环境下原本完全无法听清的词语和句子。

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你正沿着繁忙的城市街道散步。周围的地铁列车,交通和音乐来自店面。突然间,你意识到你听到的一个声音就是有人在说话,而且当你注意他们所说的话时,你正以不同的方式倾听。

在嘈杂的房间中专注倾听一场对话的能力,被称为“鸡尾酒会效应”。美国加州大学旧金山分校的研究人员设计了一组只在关键字母或音节有区别的单词(例如faster和factor),并把关键音节替换成噪音,向5位参与者播放。参与者在每次试验后报告听到了什么词,而他们皮层神经元在听到这些词时的直接活动被记录下来。结果发现,在颞上听觉皮层,对被噪音打断单词的神经反应与对原语句的反应非常接近,表明听觉皮层会实时补充缺失的音节。团队还发现,大脑中更高级的认知区域的神经活动能在噪音开始前预测被试者报告的单词。这一结果表明,内部神经状态会对随后的语言感知造成巨大的影响。

本周在线发表于《自然—通讯》的两篇论文提出,人们能借助听觉皮层的快速动态变化,在嘈杂的环境中辨认出语句。在嘈杂的房间中专注倾听一场对话的能力被称为鸡尾酒会效应。其中一支团队发现,当词语中的某些部分被噪音掩盖时,听觉中枢的一个区域能实时补充缺失的音节。另一支团队发现,在先前接触过这些语句的情况下,听觉中枢的快速变化能让人们理解噪音环境下原本完全无法听清的词语和句子。

大脑如何做到这一点?它发生的速度有多快?马里兰大学的研究人员正在更多地了解大脑在接受口语时所经历的自动过程。

加州大学伯克利分校的研究人员,则探究了对语句的经验是如何快速改变大脑处理语言信号的方式的。他们让7位植入了电极的病人聆听录好的句子,其中一些句子是在噪音环境下录的,起初无法听清,另一些是清楚的。听嘈杂的句子时,人们无法理解这些句子,他们的大脑以处理噪音的方式“对待”这些信号;然而,当他们首先听到清楚的句子时,听觉皮层会改变活动方式,以增强语言信号。这种变化又改变了处理噪音刺激的方式,大大增强了语言信号,使人们得以轻松理解先前无法听清的句子。

美国加州大学旧金山分校Edward Chang和同事设计了一组只在关键字母或音节有区别(比如faster和 factor)的单词,把关键音节替换成噪音,之后向5位参与者播放。参与者在每次试验后报告听到了什么词,他们的皮层神经元在听到这些词时的直接活动被记录下来。作者发现,在颞上听觉皮层,对被噪音打断的单词的神经反应与对原语句的反应非常接近,表明听觉皮层会实时补充缺失的音节。

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这些新发现表明,人类听觉皮层会针对经验做出快速变化,并解释了这些过程是如何增强语言感知的。

值得注意的是,团队还发现,大脑中更高级的认知区域的神经活动能在噪音开始前预测被试者报告的单词。这一结果表明,内部神经状态会对随后的语言感知造成巨大的影响。

神经科学家已经理解了一段时间,当我们听到可理解语言的声音时,我们的大脑反应不同于我们听到非语音声音或人们用我们不知道的语言说话时的反应。当我们听到某人用熟悉的语言说话时,我们的大脑会迅速转移到注意力,通过将语音转化为单词来处理语音,并理解所说的内容。

加州大学伯克利分校Christopher Holdgraf及同事探究了对语句的经验是如何快速改变大脑处理语言信号的方式的。他们让7位植入了电极的病人聆听录好的句子。其中一些句子是在噪音环境下录的,起初无法听清,另一些是清楚的。先听嘈杂的句子时,这些病人无法理解这些句子,他们的大脑以处理噪音的方式处理了这些信号;然而,当他们首先听到的是清楚的句子时,他们的听觉皮层会改变活动方式,以增强语言信号。

在Cell Press / Elsevier期刊“当代生物学”发表的一篇新论文中,“从听觉到语言表达的快速转变”,马里兰州的研究人员能够看到大脑中的哪个位置,以及大脑的快速时间神经元从处理语音转换到处理语音的基于语言的单词。

这种变化又改变了处理噪音刺激的方式,大大增强了语言信号,使病人们得以轻松理解先前无法听清的句子。这些新发现表明,人类听觉皮层会针对经验做出快速变化,并解释了这些过程是如何增强语言感知的。

该论文由马里兰大学医学院系统研究所博士后研究员Christian Brodbeck,马里兰大学医学院的L. Elliot Hong和Jonathan Z. Simon教授撰写,他在生物学和电气学系担任三重任命。计算机工程以及ISR。

西蒙说:“当我们听别人说话的时候,我们大脑处理过程中的变化就是不关心将它识别为一个单词的声音。”“事实上,只要语言信息可用,就会发生这种情况。”

当它从事语音感知时,大脑的听觉皮层会分析复杂的声学模式,以检测带有语言信息的单词。它似乎通过预测可能听到的内容如此有效地,至少部分地这样做:通过学习最频繁的信号语言,大脑可以预测接下来会发生什么。人们普遍认为,这个过程

  • 在大脑的上颞叶中双侧定位 - 涉及识别声音的中间,语音水平。

在马里兰州的研究中,研究人员绘制并分析了参与者的神经大脑活动,同时倾听单个讲话者讲述故事。他们使用脑磁图,这是一种常见的非侵入性神经影像学方法,它采用非常灵敏的磁力计来记录大脑内部电流产生的自然磁场。受试者通常位于MEG扫描仪下方或下方,MEG扫描仪类似于全头发吹风机,但包含一系列磁传感器。

该研究表明,大脑能够以高度专业化和自动化的方式快速识别构成音节的语音和从仅处理声学信息到语言信息的过渡。大脑必须跟上人们以每秒约三个字的速度讲话。它部分地通过在声音进入耳朵后大约十分之一秒内将语音与其他类型的声音区分开来实现这一点。

“我们通常认为大脑早期处理的必须只是在声音水平,而不考虑语言,”西蒙指出。“但如果大脑能够立即考虑语言知识,那么它实际上会更准确地处理声音。在我们的研究中,我们发现大脑在最早的阶段就可以利用语言处理。”

在研究的另一部分,研究人员发现人们在嘈杂的环境中有选择地处理语音。

在这里,参与者在“鸡尾酒派对”场景中听到两位发言者的混合,并被告知听一个而忽略另一个。参与者的大脑只是始终如一地处理他们被告知要注意的对话的语言,而不是他们被告知要忽略的对话。他们的大脑在检测单词形式的水平上停止处理无人看管的语音。

“这可能揭示了我们大脑的语音感知中的'瓶颈',”布罗德贝克说。“我们认为词汇感知在我们的大脑中起作用,同时考虑到传入语音信号与许多不同词语之间的匹配。可能这种机制涉及的心理资源限制了可以同时尝试多少种不同的选项,使其成为可能不可能同时关注一个以上的演讲者。“

这项研究为进一步研究我们的大脑如何将声音解释为单词奠定了基础。例如,大脑如何以及何时决定说出哪个单词?有证据表明,大脑实际上是通过可能性进行筛选,但目前还不知道大脑如何成功地将选择范围缩小到一个单词,并将其与正在进行的话语的意义联系起来。此外,由于可以测量语音的哪个部分足够清晰以便作为单词的组成部分进行处理,因此研究人员可以在受试者不能或不理解如何报告时测试听力理解。它恰当。

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