Cell | 改写理论,华人神经科学发现人类大脑中处理语言声音的新途径

本文主要是介绍Cell | 改写理论,华人神经科学发现人类大脑中处理语言声音的新途径,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

经过多年的研究,神经科学家发现了人类大脑中处理语言声音的新途径。8月18日发表在《Cell》杂志上的研究结果表明,听觉和语言处理是并行进行的,这与长期以来认为大脑处理听觉信息然后将其转化为语言信息的理论相矛盾。

语言的声音到达耳朵后,会被耳蜗转换为电信号,并发送到大脑中称为颞叶听觉皮层的区域。几十年来,科学家们一直认为听觉皮层中的语音处理遵循一个串行路径,类似于工厂的流水线。人们认为,初级听觉皮层处理简单的声音信息,例如声音的频率。然后,称为颞上回 (STG) 的相邻区域提取对语音更重要的特征,如辅音和元音,将声音转化为有意义的单词。

大脑左半球听觉皮层的位置和分区示意图

但这一理论缺乏直接证据,因为它需要来自整个听觉皮层的非常详细的神经生理学记录,具有极高的时空分辨率。这是具有挑战性的,因为初级听觉皮层位于分隔人类大脑额叶和颞叶的裂隙深处。

加州大学旧金山分校的神经科学家、神经外科医生Edward Chang说:“所以,我们进行了这项研究,希望找到将声音的低级表示转化为单词的高级表示的证据。”

在长达7年的时间里,Chang 和他的团队研究了九名因医学原因不得不接受脑部手术的参与者,例如切除肿瘤或定位癫痫病灶。在这些程序中,研究人员放置小电极阵列以覆盖整个听觉皮层,以收集用于语言和癫痫映射的神经信号。参与者还自愿对录音进行分析,以了解听觉皮层如何处理语音的。

Chang说: “这项研究是我们第一次可以直接从大脑表面同时覆盖所有这些区域,并研究声音到单词的转换。”因为之前研究该区域活动的尝试主要涉及在该区域插入一根电线,这只能在有限的点上显示信号。

当为参与者播放短语和句子时,研究人员希望能像传统模型所提出的那样,从初级听觉皮层到相邻的STG发现信息流。如果是这样的话,这两个区域应该一个接一个地被激活。

不过令人惊讶的是,研究人员发现,当播放句子时,位于 STG 中的某些区域的反应速度与初级听觉皮层一样快,这表明这两个区域同时开始处理声学信息的。

此外,作为临床语言映射的一部分,研究人员用小电流刺激了参与者的初级听觉皮层。如果语音处理遵循传统模型所指出的串行路径,则刺激可能会扭曲患者对语音的感知。相反,虽然参与者经历了刺激引起的听觉幻觉,但他们仍然能够清楚地听到和重复对他们说的话。然而,当 STG 受到刺激时,参与者报告说他们可以听到人们说话,“但无法辨认单词”。

“事实上,其中一名患者表示,这听起来像是单词中的音节互换了。”

最新的证据表明,传统的语音处理层次模型过于简化,很可能是错误的。研究人员推测,STG可能独立于初级听觉皮层的处理过程,而不是作为初级听觉皮层处理的下一步。

在不损坏 pSTG 的情况下对左侧 HG 进行局部消融对言语感知或语言理解没有影响

语音处理的并行性质可能会为医生提供新的思路,以了解如何治疗阅读障碍等儿童难以识别语音的疾病。

研究人员表示,“虽然这是向前迈出的重要一步,但我们还不太了解这个平行的听觉系统。研究结果表明,声音信息的路由可能与我们想象的大不相同。这无疑带来了更多问题。”

参考信息:

Liberty S. Hamilton, Yulia Oganian, Jeffery Hall, Edward F. Chang. Parallel and distributed encoding of speech across human auditory cortex. Cell, 2021; 

DOI: 10.1016/j.cell.2021.07.019

https://www.sciencedaily.com/releases/2021/08/210818130509.htm

学术经纬

不用于商业行为,转载请联系后台

若有侵权,请后台留言,管理员即时删侵!

更多阅读

BrainNet:脑-脑接口用于人与人之间直接协作

北理工研究团队在脑-控移动机器人上取得重要进展

中国精神卫生领域迎来罕见的大手笔捐赠,陈天桥为何钟情精神健康研究

2021年过了大半了,脑机接口取得哪些进展?

“意念写字”效率提升 靠“脑补”过日子还有多远

脑电数据的Epoching处理

注意力缺陷障碍可以通过训练大脑来管理

脑机产业迎来“新标准”,CESI发布《脑机接口标准化白皮书》

2021世界机器人大赛脑机接口系列视频讲座之SSVEP相关

投稿通道

如何让你的工作让更多人知晓和受益?

脑机接口社区就是这样一个连接学界、

企业界和爱好者的平台渠道。

社区鼓励高校实验室、企业或个人在我们平台上分享优质内容。

稿件要求

稿件系个人原创作品,若已在其他平台发表,请明确标注。

稿件一经录取,便提供稿费!

投稿通道

微信扫码,备注:投稿+姓名+单位

微信交流群,请扫码上方微信

(备注:姓名+单位+专业/领域行业)

QQ交流群:913607986

你的每一次在看,我都很在意!

这篇关于Cell | 改写理论,华人神经科学发现人类大脑中处理语言声音的新途径的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/276358

相关文章

C语言中位操作的实际应用举例

《C语言中位操作的实际应用举例》:本文主要介绍C语言中位操作的实际应用,总结了位操作的使用场景,并指出了需要注意的问题,如可读性、平台依赖性和溢出风险,文中通过代码介绍的非常详细,需要的朋友可以参... 目录1. 嵌入式系统与硬件寄存器操作2. 网络协议解析3. 图像处理与颜色编码4. 高效处理布尔标志集合

Go语言开发实现查询IP信息的MCP服务器

《Go语言开发实现查询IP信息的MCP服务器》随着MCP的快速普及和广泛应用,MCP服务器也层出不穷,本文将详细介绍如何在Go语言中使用go-mcp库来开发一个查询IP信息的MCP... 目录前言mcp-ip-geo 服务器目录结构说明查询 IP 信息功能实现工具实现工具管理查询单个 IP 信息工具的实现服

Python Transformers库(NLP处理库)案例代码讲解

《PythonTransformers库(NLP处理库)案例代码讲解》本文介绍transformers库的全面讲解,包含基础知识、高级用法、案例代码及学习路径,内容经过组织,适合不同阶段的学习者,对... 目录一、基础知识1. Transformers 库简介2. 安装与环境配置3. 快速上手示例二、核心模

一文详解Java异常处理你都了解哪些知识

《一文详解Java异常处理你都了解哪些知识》:本文主要介绍Java异常处理的相关资料,包括异常的分类、捕获和处理异常的语法、常见的异常类型以及自定义异常的实现,文中通过代码介绍的非常详细,需要的朋... 目录前言一、什么是异常二、异常的分类2.1 受检异常2.2 非受检异常三、异常处理的语法3.1 try-

Python使用getopt处理命令行参数示例解析(最佳实践)

《Python使用getopt处理命令行参数示例解析(最佳实践)》getopt模块是Python标准库中一个简单但强大的命令行参数处理工具,它特别适合那些需要快速实现基本命令行参数解析的场景,或者需要... 目录为什么需要处理命令行参数?getopt模块基础实际应用示例与其他参数处理方式的比较常见问http

Java Response返回值的最佳处理方案

《JavaResponse返回值的最佳处理方案》在开发Web应用程序时,我们经常需要通过HTTP请求从服务器获取响应数据,这些数据可以是JSON、XML、甚至是文件,本篇文章将详细解析Java中处理... 目录摘要概述核心问题:关键技术点:源码解析示例 1:使用HttpURLConnection获取Resp

C 语言中enum枚举的定义和使用小结

《C语言中enum枚举的定义和使用小结》在C语言里,enum(枚举)是一种用户自定义的数据类型,它能够让你创建一组具名的整数常量,下面我会从定义、使用、特性等方面详细介绍enum,感兴趣的朋友一起看... 目录1、引言2、基本定义3、定义枚举变量4、自定义枚举常量的值5、枚举与switch语句结合使用6、枚

Java中Switch Case多个条件处理方法举例

《Java中SwitchCase多个条件处理方法举例》Java中switch语句用于根据变量值执行不同代码块,适用于多个条件的处理,:本文主要介绍Java中SwitchCase多个条件处理的相... 目录前言基本语法处理多个条件示例1:合并相同代码的多个case示例2:通过字符串合并多个case进阶用法使用

Java实现优雅日期处理的方案详解

《Java实现优雅日期处理的方案详解》在我们的日常工作中,需要经常处理各种格式,各种类似的的日期或者时间,下面我们就来看看如何使用java处理这样的日期问题吧,感兴趣的小伙伴可以跟随小编一起学习一下... 目录前言一、日期的坑1.1 日期格式化陷阱1.2 时区转换二、优雅方案的进阶之路2.1 线程安全重构2

Python处理函数调用超时的四种方法

《Python处理函数调用超时的四种方法》在实际开发过程中,我们可能会遇到一些场景,需要对函数的执行时间进行限制,例如,当一个函数执行时间过长时,可能会导致程序卡顿、资源占用过高,因此,在某些情况下,... 目录前言func-timeout1. 安装 func-timeout2. 基本用法自定义进程subp