Elastyczna reprezentacja mowy

Celem tego badania jest zrozumienie dynamicznej, elastycznej natury przetwarzania mowy jako funkcji wagi percepcyjnej zastosowanej do wymiarów akustyczno-fonetycznych w różnych kontekstach słuchowych i wymaganiach.

Szczegółowe cele tego badania są następujące:

1. Ustalenie odpowiedzi neuronalnej na dwa wymiary akustyczno-fonetyczne w zależności od wagi percepcyjnej, jaką niosą, sygnalizując tożsamość fonemów.

   Cel 1 w szczególności oceni reakcje na czas początku głosu (VOT) i częstotliwość podstawową (F0). Zebrane dane zapewnią podstawową odpowiedź dla uczestników.

2. Aby określić, w jaki sposób eksperymentalna manipulacja kontekstem słuchania wpływa na percepcyjne strategie ważenia VOT i F0.

Cel 2 oceni modulację odpowiedzi neuronalnej na wprowadzenie szumu i wprowadzenie „akcentu”.

Drugorzędnym celem tego badania jest użycie elektrod „kontrolnych”, czyli elektrod umieszczonych w obszarach mózgu niezbędnych klinicznie, ale poza obszarem zainteresowania tego badania (płaszczyzna nadskroniowa), w celu określenia, czy zaangażowane są dodatkowe obszary mózgu w adaptacyjnej plastyczności przetwarzania mowy.

Mowa jest podstawowym środkiem, za pomocą którego przekazujemy innym nasze potrzeby, pragnienia i myśli, a umiejętność przetwarzania mowy ma kluczowe znaczenie dla naszego codziennego funkcjonowania, a także dla naszej zdolności do nawiązywania i utrzymywania relacji. Zaburzenia przetwarzania mowy mają niezaprzeczalny negatywny wpływ na jednostki i społeczeństwo. Chociaż istnieją strategie habilitacyjne i rehabilitacyjne, które mogą poprawić przetwarzanie słuchowe i jakość życia, zrozumienie dokładnego mechanizmu neuronowego leżącego u podstaw zdolności ludzkiego mózgu do przetwarzania mowy przyczyniłoby się do lepiej zdefiniowanych sposobów zwalczania deficytów. To badanie ma na celu zrozumienie obszarów mózgu zaangażowanych w przetwarzanie mowy, w jaki sposób te regiony analizują określone wymiary akustyczno-fonetyczne oraz w jaki sposób system dostosowuje się do skutecznego przetwarzania mowy w różnych kontekstach odsłuchowych.

Nowoczesne techniki elektrofizjologiczne zrewolucjonizowały badania nad aktywnością ludzkiego mózgu, umożliwiając badaczom identyfikację określonych regionów lub wzorców aktywności związanych z różnymi zachowaniami i doświadczeniami zmysłowymi. Nagrania sEEG, które obejmują wewnątrzmózgowe pomiary aktywności neuronów za pomocą elektrod głębinowych, są w stanie zapewnić unikalny dostęp do obszarów mózgu, które są niedostępne w inny sposób przy mniej inwazyjnych pomiarach. Korzystając z pracy PI Abla z pacjentami pediatrycznymi poddawanymi zapisowi sEEG w celu lokalizacji ognisk napadów lub mapowania języka, badanie to pozwoli naukowcom bezpośrednio badać aktywność w regionach, które zostały już uwzględnione w literaturze jako kluczowe dla analizy spektroczasowej złożonych sygnałów akustycznych, takich jak mowa . Te regiony w płaszczyźnie nadskroniowej (STP) obejmują zakręt Heschla, płaszczyznę biegunową i płaszczyznę skroniową, z których wszystkie są jednoznacznie ukierunkowane przez sEEG.

Istniejąca literatura dotycząca przetwarzania mowy wskazuje, że odwzorowanie fizycznego sygnału wejściowego (sygnału akustycznego) na reprezentację językową (identyfikacja fonemów lub słów) nie jest procesem statycznym, ale raczej w dużym stopniu zależnym od kontekstu słuchania. System przetwarzania słuchowego regularnie dostosowuje się do zmian jakości sygnału, niekorzystnych warunków słuchania i krótkoterminowych odchyleń od oczekiwanych i wyuczonych prawidłowości wprowadzania danych w języku ojczystym, stosując różną wagę lub wagę percepcyjną do określonych parametrów akustyczno-fonetycznych. Wskazuje to na istnienie adaptacyjnej plastyczności w przetwarzaniu mowy, jednak istniejące modele neurofizjologiczne nie uwzględniają tej elastyczności odpowiedzi korowej. Dane z pilotażowych badań EEG i sEEG wykazały, że wysoka aktywność gamma w STP i reakcje behawioralne były oceniane na podstawie wagi percepcyjnej nadanej dwóm wymiarom akustyczno-fonetycznym, czasowi początku głosu (VOT) i częstotliwości podstawowej (F0).

Proponowane badanie przyczyni się do poszerzenia istniejącej wiedzy, pomagając w ustaleniu bardziej szczegółowego modelu odpowiedzi kory mózgowej on-line i adaptacji do zmieniających się sygnałów akustycznych. Jest wyjątkowy w wyjaśnianiu roli, jaką waga percepcyjna wymiarów akustyczno-fonetycznych odgrywa w sygnalizowaniu fonemów i dokonywaniu ocen opartych na kategoriach.