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音声の柔軟な表現

2025年8月14日 更新者:Taylor Abel、University of Pittsburgh

側頭上面における音声の柔軟な表現

この探索的研究の包括的な目標は、人間の側頭上面における音声処理の動的かつ柔軟な性質を理解することです。 側頭葉には聴覚皮質が含まれているため、音声の知覚および処理の文献において関心のある領域として長い間確立されてきました。 より最近では、研究により、音声のような複雑な聴覚信号の音響特性に対する反応特異性を示す領域として側頭上面が特定されました。 ヘシュル回、極板、側頭板で構成される側頭上面は、音響情報を言語表現にマッピングするために必要な迅速な分光時間分析が可能です。 ただし、頭皮脳波検査 (EEG) などの非侵襲的手段ではアクセスすることが難しいため、この領域の神経活動は直接研究されることはほとんどありません。 この研究は、患者集団における日常的な臨床立体脳波検査(sEEG)を通じてこれらの領域にアクセスできるユニークな機会を利用して、皮質の反応がどのようにして対象となる音響音声学的次元の診断を反映するのか、また反応がどのようにして脳の変化に迅速かつ柔軟に適応するのかを理解しようとしている。リスニングの要求。 音声開始時間 (VOT) と基本周波数 (F0) に対する神経反応が、シグナリング音素カテゴリに含まれる知覚重みの関数としてどのように変調するかを調べ、聞き取り状況の変化がどのように知覚重みを変化させるかを特定することで、音声処理がどのように行われるかを示す貴重なデータが得られます。短期間の音響パターンに柔軟に適応します。

調査の概要

状態

完了

条件

詳細な説明

この研究の目的は、さまざまなリスニングの状況や要求内で音響音声的次元に適用される知覚的重みの関数としての音声処理の動的で柔軟な性質を理解することです。

この研究の具体的な目的は次のとおりです。

  1. 音素の同一性を伝える際にそれらが持つ知覚的な重みの関数として、2 つの音響音声次元に対する神経反応を確立する。

    目的 1 では、特に音声開始時間 (VOT) と基本周波数 (F0) に対する応答を評価します。 収集されたデータは、参加者にベースラインの応答を提供します。

  2. リスニングコンテキストの実験的操作が VOT と F0 の知覚重み付け戦略にどのような影響を与えるかを特定する。

目的 2 では、ノイズの導入と「アクセント」の導入に対する神経反応の変調を評価します。

この研究の第 2 の目的は、臨床的に必要な脳の領域に配置されるが、この研究の対象領域 (側頭上面) の外側に配置される「制御」電極を使用して、脳の他の領域が関与しているかどうかを判断することです。音声処理の適応可塑性において。

スピーチは、私たちが自分のニーズ、欲求、考えを他の人に伝えるための主要な手段であり、スピーチを処理する能力は、人間関係を確立し維持する能力だけでなく、日常生活に不可欠です。 音声処理の障害は、個人と社会に否定できない悪影響を及ぼします。 聴覚処理と生活の質を改善できるリハビリテーションおよびリハビリテーション戦略は存在しますが、人間の脳の音声処理能力の根底にある正確な神経メカニズムを理解することは、障害をターゲットとするより明確な手段に貢献するでしょう。 この研究は、音声処理に関与する脳の領域、それらの領域が特定の音響音声次元をどのように分析するか、およびシステムがさまざまなリスニング状況で音声を適切に処理するためにどのように適応するかを理解することを目指しています。

現代の電気生理学的技術は人間の脳の活動に関する研究に革命をもたらし、研究者がさまざまな行動や感覚経験に関連する活動の特定の領域やパターンを特定できるようになりました。 深部電極を使用した神経活動の脳内測定を伴う sEEG 記録は、侵襲性の低い測定ではアクセスできない脳の領域への独自のアクセスを提供できます。 発作焦点の位置特定や言語マッピングのためにsEEG記録を受けている小児患者に関するアベル主任研究員の研究を利用するこの研究により、研究者は、音声などの複雑な音響信号の分光時間分析に重要であると文献ですでに示唆されている領域の活動を直接研究することが可能になります。 。 側頭上面 (STP) 内のこれらの領域には、ヘシュル回、極板、側頭板が含まれ、これらはすべて sEEG によって独自にターゲットとされます。

音声処理に関する既存の文献では、物理的入力 (音響信号) の言語表現 (音素または単語の識別) へのマッピングは静的なプロセスではなく、むしろリスニングのコンテキストに大きく依存することが示されています。 聴覚処理システムは、特定の音響音声パラメータにさまざまな重要性、つまり知覚的な重みを適用することによって、信号品質の変化、不利なリスニング条件、および母国語入力の予想および学習された規則性からの短期的な逸脱に定期的に適応します。 これは、音声処理における適応可塑性の存在を示していますが、既存の神経生理学的モデルは皮質反応におけるこの柔軟性を説明していません。 パイロットEEGおよびsEEG研究からのデータは、STPにおける高ガンマ活動と行動反応が、2つの音響音声次元、音声開始時間(VOT)と基本周波数(F0)に与えられた知覚の重みによって等級付けされることを実証しました。

提案された研究は、オンラインの皮質反応と変化する音響信号への適応のより詳細なモデルの確立を支援することにより、既存の知識に貢献します。 これは、音素のシグナリングとカテゴリベースの判断において、音響音声的次元の知覚的重みが果たす役割を説明するという点で独特です。

研究の種類

介入

入学 (実際)

48

段階

  • 適用できない

連絡先と場所

このセクションには、調査を実施する担当者の連絡先の詳細と、この調査が実施されている場所に関する情報が記載されています。

研究場所

    • Pennsylvania
      • Pittsburgh、Pennsylvania、アメリカ、15224
        • UPMC Children's Hospital of Pittsburgh

参加基準

研究者は、適格基準と呼ばれる特定の説明に適合する人を探します。これらの基準のいくつかの例は、人の一般的な健康状態または以前の治療です。

適格基準

就学可能な年齢

15年~25年 (子、大人)

健康ボランティアの受け入れ

いいえ

説明

包含基準:

  • 15~25歳の個人
  • 臨床的に必要なてんかん病巣の位置特定または言語マッピングのために側頭面上に sEEG を設置している
  • 流暢な英語を話す人
  • 正常範囲内の認知および言語能力(手術前の評価によって決定)
  • 正常または正常に近い視力
  • 各耳の正常な聴力(聴力検査によって決定)
  • 自閉症やADHDの病歴はない

除外基準:

  • 知的障害のある人
  • 側頭面上の異常なてんかん様活動
  • 流暢な英語の理解/生産力の欠如
  • 重度の言語または聴覚特有の認知機能障害
  • 自閉症またはADHDの病歴

研究計画

このセクションでは、研究がどのように設計され、研究が何を測定しているかなど、研究計画の詳細を提供します。

研究はどのように設計されていますか?

デザインの詳細

  • 主な目的:基礎科学
  • 割り当て:なし
  • 介入モデル:単一グループの割り当て
  • マスキング:なし(オープンラベル)

武器と介入

参加者グループ / アーム
介入・治療
実験的:患者参加者

この単一グループ研究は、側頭上面に臨床的に必要な電極を配置して侵襲性神経生理学的モニタリング(sEEG)を受けている患者を、PIの臨床診療を通じて募集することになる。

すべての参加者は、同じ行動応答パラダイムを完了します。

各参加者は、最初に明瞭な音声による神経活動と行動反応のベースラインを確立する、自分のペースで刺激のブロックを完了します。次に、実験的に操作されたブロックの反応を記録して、1) 騒音下での音声と 2) 標準的な音声を導入します。ブロックを反転して「アクセント」をモデル化します。 聴覚刺激は、参加者が完了した調整プロセスによって決定されるように、各参加者にとって快適なレベルに調整されます。 各ブロックでは、イヤホンで音を聞き、参加者が聞いた単語を示すボタンをタップして、最初の子音 (/b/ または /p/) を明確に決定します。

この研究は何を測定していますか?

主要な結果の測定

結果測定
メジャーの説明
時間枠
音響音波の次元の変化に対する側方の神経反応
時間枠:SEEG-EEG録音セッション中、合計で最大3時間
神経活動は、電気信号での高ガンマ帯域活性によって示されるように、上側平面での同時脳波モニタリングを介して測定されます。 参加者が徐々に操作された音響寸法、基本周波数(F0)、音声開始時間(票)で音響刺激を聞くと、神経活動が測定されます。 ここで報告されているデータは、音響次元の変化の大幅なエンコードを示す一時的なローブチャネルの数です(投票が一定に保持されているF0)。
SEEG-EEG録音セッション中、合計で最大3時間
音響能力の次元における変化の行動的影響
時間枠:SEEG-EEG録音セッション中、合計で最大3時間
参加者が徐々に変化する基本周波数(F0)と音声開始時間(票)で音響刺激を聞くと、カテゴリ判断の形での行動反応が得られます。 参加者は、刺激語(/b/または/p/)の開始時に知覚される音素を示すことにより、行動反応を提供します。 具体的には、結果は、F0を変化させて分類された刺激の割合として、投票が一定に保たれていると報告されています。
SEEG-EEG録音セッション中、合計で最大3時間
リスニングのコンテキストの変化に対する側方の神経反応
時間枠:SEEG-EEG録音セッション中、合計で最大3時間
神経活動は、電気信号での高ガンマ帯域活性によって示されるように、SEEGモニタリングを介して測定されました。 参加者がアクセントされた音声で音響刺激を聞くと、神経活動が測定されます。 変換されていない電圧は、特定の電極接触と参照電極接触の間の電位の差を表します。一般的な平均基準を使用するため、特定の電極接触とすべての電極の平均電圧の差があります。 次に、Zスコアを特徴づけるために、特定の電極でのベースラインアクティビティ(Z = 0)からのシフトを特徴付けます。これは、主にシナプス後の電流による電圧の変化を測定すると考えられています。 これは、公開されたスケールや標準化された評価ではなく、数学的変換です。 より極端なZスコア(+または - )は、ベースラインの局所神経活動からの大きな変化を示しています。言い換えれば、刺激はこの地域でより大きな活動を呼び起こしました。
SEEG-EEG録音セッション中、合計で最大3時間
リスニングコンテキストにおける変化の行動的影響
時間枠:SEEG-EEG録音セッション中、合計で最大3時間
参加者がさまざまなリスニングコンテキストで音響刺激を聞くと、カテゴリの判断の形での行動反応が得られます:アクセントされた音声。 参加者は、刺激語(/b/または/p/)の開始時に知覚される音素を示すことにより、行動反応を提供します。 具体的には、結果は、投票とF0の関係が変化すると / p /として分類された刺激の平均%として報告されます。
SEEG-EEG録音セッション中、合計で最大3時間

二次結果の測定

結果測定
メジャーの説明
時間枠
音響次元の変化に対する関心のある非地域の神経反応
時間枠:SEEG-EEG録音セッション中、合計で最大3時間
神経活動は、電気信号での高ガンマ帯域活性によって示されるように、上側平面での同時脳波モニタリングを介して測定されます。 参加者が徐々に操作された音響寸法、基本周波数(F0)、音声開始時間(票)で音響刺激を聞くと、神経活動が測定されます。 ここで報告されているデータは、音響次元の変化の大幅なエンコードを示す一時的なローブチャネルの数です(投票が一定に保持されているF0)。
SEEG-EEG録音セッション中、合計で最大3時間
リスニングコンテキストの変化に対する関心のある非地域の神経反応
時間枠:SEEG-EEG録音セッション中、合計で最大3時間
神経活動は、電気信号での高ガンマ帯域活性によって示されるように、SEEGモニタリングを介して測定されました。 参加者がアクセントされた音声で音響刺激を聞くと、神経活動が測定されます。 変換されていない電圧は、特定の電極接触と参照電極接触の間の電位の差を表します。一般的な平均基準を使用するため、特定の電極接触とすべての電極の平均電圧の差があります。 次に、Zスコアを特徴づけるために、特定の電極でのベースラインアクティビティ(Z = 0)からのシフトを特徴付けます。これは、主にシナプス後の電流による電圧の変化を測定すると考えられています。 これは、公開されたスケールや標準化された評価ではなく、数学的変換です。 より極端なZスコア(+または - )は、ベースラインの局所神経活動からの大きな変化を示しています。言い換えれば、刺激はこの地域でより大きな活動を呼び起こしました。
SEEG-EEG録音セッション中、合計で最大3時間

協力者と研究者

ここでは、この調査に関係する人々や組織を見つけることができます。

研究記録日

これらの日付は、ClinicalTrials.gov への研究記録と要約結果の提出の進捗状況を追跡します。研究記録と報告された結果は、国立医学図書館 (NLM) によって審査され、公開 Web サイトに掲載される前に、特定の品質管理基準を満たしていることが確認されます。

主要日程の研究

研究開始 (実際)

2022年5月2日

一次修了 (実際)

2024年7月1日

研究の完了 (実際)

2025年4月10日

試験登録日

最初に提出

2022年1月12日

QC基準を満たした最初の提出物

2022年1月12日

最初の投稿 (実際)

2022年1月26日

学習記録の更新

投稿された最後の更新 (推定)

2025年9月8日

QC基準を満たした最後の更新が送信されました

2025年8月14日

最終確認日

2025年8月1日

詳しくは

本研究に関する用語

キーワード

その他の研究ID番号

  • STUDY21090011
  • 1R21DC019217-01A1 (米国 NIH グラント/契約)

個々の参加者データ (IPD) の計画

個々の参加者データ (IPD) を共有する予定はありますか?

はい

IPD プランの説明

共有される予定の匿名化された参加者個人データには、匿名化後に出版記事で報告される結果の基礎となる参加者個人データが含まれます。

利用可能になるその他の文書には、研究計画書や統計分析計画が含まれます。

データは出版後できるだけ早く利用可能になりますが、完了後 1 年以内には利用可能になります。 終了日はありません。

IPD は、オープンアクセスを通じてあらゆる目的に利用できるようになります。

IPD 共有時間枠

データはできるだけ早く公開されますが、遅くとも研究完了から 1 年以内には公開されます。

IPD 共有アクセス基準

当社のデータはできるだけ早くオンラインで公開される予定です。 データは簡単かつ広範囲にアクセスできるようになります。

IPD 共有サポート情報タイプ

  • STUDY_PROTOCOL
  • SAP

医薬品およびデバイス情報、研究文書

米国FDA規制医薬品の研究

いいえ

米国FDA規制機器製品の研究

いいえ

米国で製造され、米国から輸出された製品。

いいえ

この情報は、Web サイト clinicaltrials.gov から変更なしで直接取得したものです。研究の詳細を変更、削除、または更新するリクエストがある場合は、register@clinicaltrials.gov。 までご連絡ください。 clinicaltrials.gov に変更が加えられるとすぐに、ウェブサイトでも自動的に更新されます。

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