大脑如何检测讲话的节奏

通过 尼古拉斯·魏勒

在太阳2首页的神经科学家已经发现了听大脑扫描演讲如何把它分解成音节。该发现提供了第一次的语言和见解的基本原子的神经基础为我们演讲的节奏诗歌的看法。 

几十年来,言语神经科学家一直在寻求证据表明,在听觉脑区的神经元采用波动语音音量来识别开始和音节的两端 - 如林的GUI-抽动亲FES-SOR二一克明一仙-tence。到目前为止,这些努力取得了一点运气。

在这项新的研究,发表十一月20,2019年,在 科学的进步太阳2首页的科学家发现,大脑,而不是回应的声音应力的每个音节中间的标记 - (?要不要我把你比作一个夏日)更像一个诗人莎士比亚扫描的十四行诗。研究人员发现,这种信号 - 语音皮层的区域称为中间颞上回(MSTG) - 是专门基于每个元音的声音,这是人类语言的普遍特征开始不断攀升上。 

yulia oganian, portrait
尤利娅oganian,博士,谁领导的新研究收听脑部扫描演讲如何把它分解成音节。

值得注意的是,作者说,这个简单的音节标志也提供太阳2首页是如此重要的英语和许多其它语言传达的意义和情感方面的压力,时间和节奏模式的直接信息大脑。 

“我觉得最令人兴奋的太阳2首页这项工作的是,它显示了一个简单的神经编码原则的节奏感是绝对重要的,以我们的大脑是如何处理语音,说:”神经学家 尤利娅oganian博士,谁领导了这项新的研究。 “这可以解释为什么人类要强调和重读音节组成的口语诗歌,甚至口述故事的序列如此敏感?”

oganian是在太阳2首页的神经外科医生健康的实验室的博士后研究员 埃迪·昌,MD,鲍斯生物医学研究者在UCSF,的构件 太阳2首页威尔建立对神经科学和霍华德休斯医学研究所(HHMI)教授学者,他的研究实验室研究人类的语言,运动,和情感的神经基础。

“真正让我兴奋的是,我们现在明白了一个简单的声音提示,在响度的快速增长是发生在元音的开始,如何充当演讲的一个关键里程碑,因为当一个音节出现时告诉听众,是否强调。这是太阳2首页大脑如何从语音中提取音节单位,而中心发现,”张说。

埃迪昌博士,研究人类的语言,动作和情感的神经基础。

从这项研究涉及志愿者 UCSF癫痫中心 谁曾暂时放置他们的大脑表面一到两个星期,作为神经外科标准的准备工作的一部分电极后它音符大小的数组。这些脑录音允许像昌神经外科医生绘制出如何去除脑组织,导致患者的癫痫发作,而不会损坏重要附近的脑区,也让科学家钱伟长的神经科学研究实验室询问有关人类大脑的功能,为地址是不可能有任何疑问另一种方式。

oganian招募了11名志愿者,其发作映射电极发生重叠涉及语音处理的大脑和谁的领域很高兴自己在医院停机期间参加一项研究。她扮演的每一个参与者选择讲话的录音,从各种不同的音箱,同时记录大脑活动模式在他们的听觉语言中枢,然后对数据进行分析,以确定反映,他们听说过什么音节结构的神经活动模式。

数据很快发现,MSTG活动包含单个音节的离散标记 - 矛盾已经提出,在该领域的主导模式,大脑建立一个连续的节拍器般的振荡器从语音音量波动提取音节边界。但究竟哪些方面的讲话是在神经数据应对这些离散的音节标记?

使其能够识别录音分别驾驶新发现的音节标记的什么功能,oganian问她的四个研究的志愿者听录音讲话是减慢4倍。这些超慢的讲话录音让oganian看到音节信号进行持续的压力上升的时刻,在每个元音的声音开始出现(例如,作为“B”轮流“A”的音节“BA”),而不是在每一个音节的峰值为其他科学家们推断。

人们改变时,他们很高兴或悲伤有多快,他们说话。大脑需要能够适应这一点。

尤利娅oganian博士

在MSTG发现的音节标记oganian也与强调改变放置在特定音节扬声器。这表明,语音处理的第一阶段同时允许大脑分割成语音音节单元并且还跟踪是用于在英语和许多其他语言意临界应力的模式(例如“计算机 CON唯一”与“CON唯一 一个朋友”; “做 I 去做?”与“没有我 那?”)。

音节信号还提供用于脑跟踪语音的节奏和速度的简单节拍器。 “有些人说话快;别人慢说话。人们改变时,他们很高兴或悲伤有多快,他们说话。大脑需要能够适应的是,” oganian说。 “通过每当一个新的音节发生标记,该信号作为语音信号本身内的内部起搏器”。

研究人员正在继续研究如何在MSTG大脑信号进行解释,以使大脑处理语音节律和意义。他们还希望探讨这些信号的大脑如何解释在把更多或更少强调演讲的应力图案英语以外的语言变化。

作者: oganian是该研究的主要作者。昌是研究的资深作者。

资金: 这项工作是由来自美国国立卫生研究院(R01-dc012379长安)和德国研究理事会(OG一分之一百零五到oganian)资助。昌是纽约干细胞基金会罗伯逊调查。这项研究还得到了纽约干细胞基金会,霍华德休斯医学研究所,麦克奈特基金会,shurl和凯库尔奇基础和立逊。鲍斯基础。

信息披露: 作者声明他们没有竞争的利益。

美国太阳2首页(UCSF)是专注于健康科学,致力于通过先进的生物医学研究,在生命科学和健康专业的研究生层次教育和卓越的病人护理促进健康全世界。 UCSF医疗,其用作UCSF的主要学术医疗中心,包括 世界排名第一的专业医院 和其他临床方案,并在整个海湾地区的隶属关系。 

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