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Nat Commun:美学者揭示大脑如何在聚会噪声下听清谈话

摘要 : 2016年12月27日,国际学术权威刊物自然出版集团旗下子刊《Nature Communications》杂志在线发表了美国加州大学Christopher Holdgraf研究员的一篇研究论文,论文报道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。

 2016年12月27日,国际学术权威刊物自然出版集团旗下子刊《Nature Communications》杂志在线发表了美国加州大学Christopher Holdgraf研究员的一篇研究论文,论文报道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。

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,向五位参与者播放。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。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。

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。他们让七位植入了电极(用于癫痫治疗)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。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。

原文链接:

Rapid tuning shifts in human auditory cortex enhance speech intelligibility

原文摘要:

Experience shapes our perception of the world on a moment-to-moment basis. This robust perceptual effect of experience parallels a change in the neural representation of stimulus features, though the nature of this representation and its plasticity are not well-understood. Spectrotemporal receptive field (STRF) mapping describes the neural response to acoustic features, and has been used to study contextual effects on auditory receptive fields in animal models. We performed a STRF plasticity analysis on electrophysiological data from recordings obtained directly from the human auditory cortex. Here, we report rapid, automatic plasticity of the spectrotemporal response of recorded neural ensembles, driven by previous experience with acoustic and linguistic information, and with a neurophysiological effect in the sub-second range. This plasticity reflects increased sensitivity to spectrotemporal features, enhancing the extraction of more speech-like features from a degraded stimulus and providing the physiological basis for the observed ‘perceptual enhancement’ in understanding speech.

来源: Nature Communications 浏览次数:0

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