连续语音的神经编码——脑电图、脑磁图研究进展

发布时间：2021-08-29 14:22

　　语音是人类交流的主要方式,语音理解也是人脑特有的核心认知功能。人脑中的动态神经活动如何编码连续语音流的声学特征,并解析出多个层级的语言结构是认知神经科学领域的重要问题。近年来,一系列脑电图、脑磁图研究通过包络跟踪响应、层级跟踪响应等新指标来刻画连续语音的神经加工机制。本文对这些研究进行综述,并聚焦于对两个语音加工问题:一是大脑如何编码语音中连续变化的声学特征。这方面的研究表明,大脑中的低频神经活动可以动态跟踪语音包络并且受到高级认知功能调节。二是大脑如何表征语音中不同大小的语言单元,比如音节、词、短语、语句。研究显示,大脑皮层中不同时间尺度的神经活动分别跟踪不同大小的语言单元,构成对多层级语言单元的并行表征。综合上述,近期研究初步揭示了大脑如何表征连续语音的声学特征并构建不同层次的语言单元,为进一步研究大脑如何加工连续语音提供了新的思路。 

【文章来源】：生理学报. 2019,71(06)北大核心CSCD

【文章页数】：11 页

【部分图文】：

语音包络及语音包络跟踪响应

在聆听上述四字短句序列的过程中，脑磁图和脑电图中观测到了1、2、4 Hz的神经响应(图2B)，表明大脑确实将匀速播放的语音流整合成为多个语言层级。其中4 Hz的神经响应与音节节奏相对应，也与语音包络的频率相对应，可以解释为包络跟踪响应；而1 Hz和2 Hz的响应则不能解释为包络跟踪响应，它们反映了大脑对短语、语句等高层级语言结构的响应。与语言结构跟踪响应密切相关的是事件相关响应中的终止正漂移(closure positive shift,CPS)成分，CPS成分受到韵律层级的调制——音节、音系短语和语调短语诱发不同波形的CPS[20,71]。语言结构跟踪响应和CPS的区别在于语言结构跟踪响应是由不包含韵律线索的语音刺激诱发的，而CPS一般认为是音调等韵律线索诱发的响应[20]。近期一项研究进一步表明，不但大脑皮层的神经活动可以跟踪语句结构，这种语句跟踪响应在眼部肌肉活动中也有所反映[73]。该研究使用的语音材料与上述实验相同——每秒匀速播放4个音节，前两个音节可组合为名词短语，后两个音节可组合为动词短语，四个音节组合为语句，因而语句频率为1 Hz。实验观测对象为对应不同层次结构播放频率的脑电和眼电响应。结果显示，无论被试在聆听过程中保持睁眼还是闭眼，他们的垂直眼电信号中均表现出了1 Hz的语句跟踪响应。在睁眼情况下，眼动仪数据表明被试的眨眼与语句节奏相同步。这一结果说明对语句的加工很可能涉及运动皮层，而运动皮层中的语句跟踪响应导致了眼部肌肉的节奏性收缩。那么，不同层级的语言结构跟踪响应发生于哪些脑区呢？颅内脑电[40]和脑磁图溯源结果[74]表明每个层级的加工都涉及颞叶的多个脑区，不同层级加工的具体脑区在微观层面上交织在一起，但并不完全重合。颞叶之外，音节跟踪响应还激活了右侧的运动皮层，语句跟踪响应则激活了左侧额叶。

【参考文献】：
期刊论文
[1]绝句韵律边界的认知加工及其脑电效应[J]. 李卫君,杨玉芳.  心理学报. 2010(11)



本文编号：3370817