Как мозг распознает ритмы речи

Discussion of articles on psychology of both the yellow and serious press

Модераторы: Ольга Миронюк, Илья

Аватара пользователя
Робот
VIP
VIP
Сообщения: 6402
Зарегистрирован: 11 июн 2018, 14:51
Поблагодарили: 2 раза

Как мозг распознает ритмы речи

Непрочитанное сообщение Робот »

Это сообщение оставлено Роботом
Аватара пользователя
Илья
Донатор
Донатор
Сообщения: 508
Зарегистрирован: 07 июн 2018, 09:39
Откуда: Москва
Благодарил (а): 42 раза
Поблагодарили: 12 раз

Re: Как мозг распознает ритмы речи

Непрочитанное сообщение Илья »

Нейробиологи из Калифорнийского университета в Сан-Франциско обнаружили, как слушающий мозг сканирует речь, чтобы разбить ее на слоги. Полученные результаты впервые обеспечивают нейронную основу для фундаментальных атомов языка и понимания нашего восприятия ритмической поэзии речи.

В течение десятилетий речевые нейробиологи искали доказательства того,что нейроны в слуховых областях мозга используют колебания громкости речи для определения начала и конца слогов-например, Лин-ГИС-тический анализ восприятия. До сих пор эти усилия не увенчались успехом.


В новом исследовании, опубликованном 20 ноября 2019 года в журнале Science Advances, ученые UCSF обнаружили, что мозг вместо этого реагирует на маркер вокального напряжения в середине каждого слога - больше похоже на поэта, сканирующего сонеты Шекспира (Shàllí còmpáre thèe tó à súmmèrs dáy?). Исследователи показали, что этот сигнал-в области речевой коры, называемой средней верхней височной извилиной (mSTG) - специально основан на увеличении громкости в начале каждого гласного звука, что является универсальной особенностью человеческих языков.

Примечательно, что этот простой слоговой маркер может также предоставить мозгу прямую информацию о паттернах стресса, времени и ритма, которые так важны для передачи смысла и эмоционального контекста на английском и многих других языках.

"Что я нахожу наиболее захватывающим в этой работе, так это то, что она показывает простой принцип нейронного кодирования для чувства ритма, который является абсолютно фундаментальным для того, как наш мозг обрабатывает речь", - сказала нейробиолог Юлия Оганян, кандидат медицинских наук, которая возглавила новое исследование. "Может ли это объяснить, почему люди так чувствительны к последовательности подчеркнутых и безударных слогов, которые составляют устную поэзию или даже устное повествование?"

Оганян является постдокторским исследователем в лаборатории нейрохирурга здоровья UCSF Эдди Чанга, доктора медицинских наук, исследователя биомедицины Боуза в UCSF, члена Института неврологии UCSF Weill и ученого Факультета Медицинского института Говарда Хьюза (HHMI), чья исследовательская лаборатория изучает нейронную основу человеческой речи, движения и эмоций.

"Что действительно волнует меня, так это то, что теперь мы понимаем, как простой звуковой сигнал, быстрое увеличение громкости, которое происходит в начале гласных, служит критическим ориентиром для речи, потому что он говорит слушателю, когда происходит слог и подчеркивается ли он. Это довольно центральное открытие о том, как мозг извлекает слоговые единицы из речи", - сказал Чанг.

В исследовании приняли участие добровольцы из центра эпилепсии UCSF, которые временно имели массивы электродов размером с записку, размещенные на поверхности их мозга в течение одной-двух недель в рамках стандартной подготовки к нейрохирургии. Эти записи мозга позволяют нейрохирургам, таким как Чанг, наметить, как удалить мозговую ткань, которая вызывает судороги пациентов, не повреждая важные близлежащие области мозга, но также позволяют ученым в лаборатории неврологических исследований Чанга задавать вопросы о функции человеческого мозга, которые невозможно решить каким-либо другим способом.

Оганян набрал 11 добровольцев, чьи электроды для картирования припадков случайно пересекались с областями мозга, участвующими в обработке речи, и которые были счастливы принять участие в исследовании во время своего пребывания в больнице. Она проигрывала каждому участнику подборку речевых записей из множества различных динамиков, записывая паттерны мозговой активности в их слуховых речевых центрах,а затем анализировала данные для выявления нейронных паттернов, отражающих силлабическую структуру услышанного.

Данные быстро показали, что активность mSTG содержит дискретный маркер отдельных слогов-противоречащий доминирующей модели в этой области, которая предполагала, что мозг устанавливает непрерывный метрономоподобный осциллятор для извлечения границ слога из колебаний громкости речи. Но на какие именно аспекты речи реагировали эти дискретные слоговые маркеры в нейронных данных?

Чтобы определить, какие особенности аудиозаписей привели к появлению новых слоговых маркеров, Оганян попросила четырех своих добровольцев-исследователей прослушать записанную речь, которая была замедлена в четыре раза. Эти ультра-медленные записи речи позволили Оганяну увидеть, что слоговые сигналы последовательно возникали в момент возрастания напряжения в начале каждого гласного звука (например, когда " b "превращается в" a "в слоге "ba"), а не на пике каждого слога, как предполагали другие ученые.

Слоговый маркер Оганян, обнаруженный в мстг, также варьировался в зависимости от акцента, который говорящий делал на определенном слоге. Это предположило, что этот первый этап обработки речи одновременно позволяет мозгу разделить речь на силлабические единицы, а также отслеживать паттерны стресса, которые имеют решающее значение для смысла в английском и многих других языках (например, "компьютерная консоль" против "консоль друга"; " сделал ли я это?"против "разве я это сделал?").

Силлабический сигнал также обеспечивает простой метроном для мозга, чтобы отслеживать ритм и скорость речи. - Одни говорят быстро, другие медленно. Люди меняются, как быстро они говорят, когда они взволнованы или печальны. Мозг должен быть в состоянии приспособиться к этому", - сказал Оганян. "Отмечая каждый раз, когда появляется новый слог, этот сигнал действует как внутренний стимулятор внутри самого речевого сигнала."

Исследователи продолжают изучать, как сигналы мозга в mSTG интерпретируются, чтобы позволить мозгу обрабатывать ритмичность и смысл речи. Они также надеются исследовать, как интерпретация мозгом этих сигналов варьируется в языках, отличных от английского, которые делают больший или меньший акцент на паттернах стресса речи.
Donat
Ответить
  • Похожие темы
    Ответы
    Просмотры
    Последнее сообщение