2018-11-30 06:22:01
研究探索了进入我们耳朵的声音如何成为通过我们大脑的话语

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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。

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。

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。

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,以及在几毫秒内 - 大脑神经元过渡的快速时间从处理语音到处理语音的基于语言的单词。

该论文由马里兰大学医学院系统研究所(ISR)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(MEG),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。

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