2008年10月6日,星期一

语音识别和左半球

与传统的观点认为语音处理的所有方面都在很大程度上处于支配地位相比,我们在几篇论文中都认为语音识别是由两个半球的听觉区域所支持的(Hickok&Poeppel,2000,2004,2007)。这种观点的证据来自神经心理学研究:

1.仅对左上颞回的慢性损伤与听觉理解力不足或言语知觉缺陷无关,而与言语产生缺陷(传导性失语)有关。

2.对左颞叶的更广泛的慢性损伤与听觉理解缺陷有关(例如,在Wernicke失语症中),但这些缺陷并非主要是由于听觉语音上的困难引起的。相反,后语音缺陷似乎占失语症听觉理解缺陷的大部分。该结论的证据来自这样一个事实,即在具有语义和音素标记的听觉词对图片匹配测试中,此类患者比基于音素的错误倾向于产生更多的语义。

3.与单方面损害对语音识别的影响相对最小相比,对语言中的优越时域的损害 半球的IS与感知语音的严重缺陷有关(例如,单词失聪)。

对这种神经心理学数据的批评是,它涉及患有慢性病变的患者,因此涉及语音识别过程的补偿性重组。例如,语音识别可能在完整的大脑中强烈左占优势,但是在慢性左半球受伤后,右半球逐渐承担了语音识别功能。

两项新的研究反对这种观点。两者都检查了急性左半球干扰对听觉单词理解的影响。一种使用和田方法,另一种使用急性中风。两者都发现(i)听觉单词级的理解缺陷倾向于相对温和,并且(ii)主要反映了语音后的缺陷。

和田程序的证据

This study (Hickok, et al. 2008) looked 在 the ability of patients undergoing clinically indicated Wada procedures to comprehend auditorily presented words with either their left or right hemispheres anesthetized. Patients listened to a stimulus word and were asked to point to the matching picture from a four-picture array that included the target, a semantic foil, a phonemic foil, and an unrelated foil. The basic results are provided in the figure below. Overall, errors were more common following left hemisphere anesthesia, but when errors occurred, they tended to be semantic (>2:1 ratio). Notice that the overall phonemic error rate with left disruption is less than 10%. This indicates that even acute disruption of left hemisphere function does not profoundly affect speech sound recognition during auditory comprehension.



急性中风的证据

有人可能会认为,如果Wada患者患有既往神经病,那么Wada手术的证据可能无法推广到整个人群。对中风急性期患者的研究避免了这种潜在的并发症。在与约翰·霍普金斯大学的Argye Hillis的合作研究中,我们检查了289名因卒中入院的患者的听觉理解能力(Rogalsky等,2008)。在本研究中,我们使用图片验证范例:受试者听到一个单词,并看到一张与单词匹配的图片,或者是一个语音箔纸,或者是一个音素箔纸。要求受试者决定单词和图片是否匹配。我们使用了基于信号检测的分析方法来确定受试者区分匹配与不匹配的程度。下图的顶部面板显示了不同表现水平上的患者分布。请注意,整个小组中只有一小部分的总体正确评分低于80%(〜7%)。底部面板显示了每个性能箱中的对象如何将目标与语义箔和音素箔区分开(y轴= A-prime分数,近似正确率%)。在每个性能级别上,语义混乱都占主导地位(即,语义障碍得分较低)。在后7%的受试者中-得分低于80%正确的受试者-在音素箔上的表现比语义箔好10个百分点(分别为72%和62%正确),并且远远高于机会(50) %)。



我们得出结论,在侮辱的慢性或急性阶段,听觉单词理解过程中语音的处理不会受到左半球损害的严重损害。这反过来表明完整的大脑的两个半球都具有在理解过程中处理语音的能力。换句话说,语音处理在某种程度上是双边组织的。这与单侧病变对语音产生的影响形成鲜明对比,后者可能导致严重的缺陷。

参考文献

Hickok,G.,Okada,K.,Barr,W.,Pa,J.,Rogalsky,C.,Donnelly,K.,Barde,L。&Grant,A。(印刷中)。听觉理解中语音处理的双边能力:来自Wada程序的证据。大脑和语言

G Hickok,D Poeppel(2000)。迈向语音感知的功能神经解剖学 认知科学趋势,4 (4),131-138 DOI: 10.1016 / S1364-6613(00)01463-7

G Hickok,D Poeppel(2004年)。背面和腹侧流:了解语言功能解剖方面的框架 认知度92 (1-2),67-99,DOI: 10.1016 / j.cognition.2003.10.011

Gregory Hickok,David Poeppel(2007年)。语音处理的皮质组织 自然评论神经科学,8 (5),393-402 DOI: 10.1038 / nrn2113

罗格斯基,埃·皮茨,希利斯,希克(2008)。急性中风的听觉单词理解障碍:音素与语义因素的相对贡献 大脑与语言 DOI: 10.1016 / j.bandl.2008.08.003

6条评论:

多特·赫斯勒(DörteHessler)说过...

亲爱的格雷格,

确实是好纸。但是,我认为单方面病变不会导致音素异常的说法可能有点过分。仔细观察所用的材料,很明显所用的箔片(至少其中一些)与目标材料相差很大。因此,在这17个项目中,有2个箔纸的音节数量与目标不同,在元音中还有7个不同,仅剩下8个项目的辅音有所不同(不同程度)。考虑到元音的感知显着性,语音错误必须非常严重才能使这些项目弄错。因此,“非戏剧性”受损的受试者将在这9个项目上获得正确的评分。考虑到.5-机会级别,仅凭猜测,他们就会获得8个其他权利中的4个。因此,通过猜测,参与者对13项(或76.5%)的正确评分似乎是合理的。
无论如何,我想在这里说的是,这项研究是基于一个非常好的主意,但是材料并不是很理想。我认为有必要进行更平衡的材料(关于元音或辅音的变化以及在多少个语音特征方面)的类似研究,以支持您的主张。至少我认为,一种不能区分音素差异为2或3的辅音的杂音也应视为严重的杂音(请牢记引起理解的所有问题)。随着Rogalsky等人使用的材料。研究,但是那些患者几乎得分最高!
但是,您显然是很严厉的,所报告的单词失聪案件通常遭受双边或顺便说一句。 皮层下 单侧左病变(cf. Auerbach et al。,1982; Polster&罗斯,1998年)。但是这些情况当然又是慢性的。
因此,我认为确实需要您建议的过程,但是我认为要使用更好的结构化材料。

Auerbach,S.H.,Allard,M.,Naeser,M.,Alexander,M.P.&阿尔伯特·M·L(1982)。纯字性耳聋:分析双侧病变和前音水平缺陷的病例。 105,271-300。

Polster,M.R. &Rose,SB(1998)。听觉处理障碍:听力模块化的证据。 皮质,34,47-65。

格雷格希科克说过...

感谢您的深思熟虑。需明确的是,您提出的担忧是针对急性中风研究,而不是和田研究,后者是由音标组成的,它们与目标之间只有一个特征(熊梨)。就是说,我同意您的看法,即材料远非最佳。这是一个已有数据集,我们有幸进行了分析。尽管如此,即使假设您是正确的,即有严重音素缺陷的患者会正常感知元音(不确定),我们仍然只谈论一小部分在执行任务时遇到麻烦的样本。绝大多数的得分超过90%。如果您将这种表现与耳聋患者(他们无法分辨“猫”中的“狗”)的表现进行对比,那么很明显,即使是急性单侧损害也不会产生音素缺陷。会期望音素处理系统是否刚刚被破坏。此外,Wada研究为急性中风研究的发现提供了越来越多的证据。因此,总的来说,我认为有证据表明,单边中断的音素缺陷相对较轻,这支持了语音识别过程的双边组织。

您注意到单侧皮质下病变后可能发生耳聋。当然是这样。我对此观点的立场是,这些都是异常的情况:如果您考虑单侧单词性耳聋的发生频率(在神经心理学史上大概是十几个?)与不引起单词性耳聋的左方单侧中风的发生频率相比(毫无疑问,这是每天发生的情况)单方面的聋哑病例很可能代表一种非典型的语言组织。例如,一小部分人口的统治地位倒退。这并不意味着语言在右半球占主导地位。这只是意味着某些人的语言组织不同。

匿名 said...

好的论文,很高兴看到这么多患者参与其中。我看不懂发表中的论文,所以也许您已经解决了这一点,但是在我看来,您可能会争辩说,您的WADA结果实际上指向[i]远离[/ i]的一个完全双边组织进行语音处理-即,为什么正确的麻醉对语音准确性完全没有[i]的影响?那不是暗示某种左半球偏斜吗?对于语音处理有用的东西显然生活在左半球的某个地方。我同意,几乎所有具有听觉理解缺陷的左半身患者都比语音错误产生更多的语义错误,但许多人确实犯了语音错误,并且经常在最小的配对上表现很差。LH患者可能没有破坏他们的“音素处理系统” ,但是它通常以相对于RH患者从未见过的方式明显受损。

格雷格希科克说过...

We'韦弗从未宣称双边组织是对称的,实际上却明确指出并非如此。关于理解,到目前为止的数据(病变和现在的和田)似乎表明,左半球完全能够完全自己处理语音信息,而右半球效率不高,从而使语音错误介于两者之间。 5%和15%的时间(<和田研究的10%)。之所以会出现这种情况,是因为两个半球的采样率不同,这使得左半球可以更可靠地进行语音区分,或者可能是因为左半球系统连接到左前额系统,从而可以产生一些自上而下的影响。

但是,这项工作非常清楚地表明,在正常的大脑中,右半球完全有能力在理解过程中处理音位信息。我们认为,两个系统可以协同工作以实现最佳性能。有趣的是,看看是否存在某些情况(例如,嘈杂的语音),其中右半球的贡献可能是明显的。

戴维·波佩尔说过...

关于此还有更多评论。首先,好论文集。在我看来,他们支持语音感知显然是双向调节的,并且双方都没有执行相同的计算。

自从至少1995年以来,我冒着被感动的风险就此立场进行了争论,当时,在我的论文中,我是根据神经心理学数据和当时可用的影像数据精确地指出了这一点。在最近的一篇综述中,我在2001年的《认知科学》杂志(“纯词性聋和语音代码的双边处理”)中对词性聋的文献进行了总结,并认为两者之间存在特殊的处理差异半球,同时仍然保持两者兼有。而且,甚至更近的成像数据也与他的位置一致(例如,来自我自己的实验室,Poeppel等,2004,Neuropsychologia)。

来自霍普金斯大学的达娜·泊特曼(Dana Boatman)也从患者那里获得了相关数据,表明孤立的右半球的言语表现非常出色。

基于我知道的证据,我赞成格雷格(Greg)提出的观点,并得到杰夫·宾德(Jeff Binder)小组的工作的支持:语音代码的处理是双向的,但是两个半球执行的计算并不相同。 (有据可查的)横向化效果与词汇现象相关,并且通常在处理从声音到语音的初始映射之后。

另外,我想指出,各种词汇现象也很可能是双向执行的。实际上,在Greg和我的2007年回顾中,这一点很明确。因此,看起来词法访问甚至是双向的,尽管可以说不是完全相同的。

在词汇访问期间,左半球和右半球发生的事情是一个主题,我想在不久的将来进行更多研究,并且是否有任何博士后希望加入我的行列(这将是(请在我在纽约大学的新实验室中)。

多特·赫斯勒(DörteHessler)说过...

你好,我们又见面了,

首先感谢格雷格的回答,这让我思考了一段时间。特别是您对非典型皮质组织的评论。因此,我浏览了我之前读过的有关音素处理缺陷的文章,因为我似乎记得有很多患者受到单方面损害。
但是首先要澄清一些事情:当然,我之前的评论是关于急性中风研究的–抱歉,我应该更清楚地提及它。此外,我绝对不想断言右半球在语音处理中没有任何作用,我认为有大量证据表明它确实参与了(上面的评论中引用了其中的一些内容)。但是我确实想声称(并且仍然想这样做),仅对左半球的损害会导致单词语音性耳聋(例如,Franklin,1989年定义):因此在缺少语音时识别或区分语音的问题听力障碍。我在这里引用苏·富兰克林是因为她是根据失语症而不是纯粹的综合症来审视这种现象,而这种综合症确实非常罕见。但是,从无视情况来看,许多遭受左半球损伤的无视患者在辨别或识别语音方面表现出问题。我赢了 ’在此引用单个案例研究,但仅限于较大的小组研究。我将特别提到其中的4个,它们仅对那些听觉辨别力异常的患者进行调查,而对更广泛的失语症患者进行调查:

-卡萨蒂巴索&Vignolo(1977):在50名失语症患者(单侧左半球损伤)中,只有13名(26%)在音素识别任务中未受损(关于VoiceOnsetTime),其余37名患者表现出功能受损。

其他三项研究与最小配对歧视有关

-瓦尼&Benton(1979):在39例失语症患者(单侧左半球受损)中,有10例(〜25.6%)在最小配对识别任务上表现出不良表现,其他29例表现出正常

-米塞利,盖诺蒂,卡尔塔吉龙&Masullo(1980):在66名失语症患者(单侧左半球损伤)中,有34名(〜51.5%)在音素识别任务中表现出病理表现。其他32个得分正常。

-瓦尼(1984): Of 80 aphasic patients (with unilateral left hemisphere damage) 14 (17,5%) showed defective performance on the same task as used in Varney &本顿,其余的人没有受损。


总结235例失语症患者(全部患有单侧左半球损伤)参加了这些研究。其中95个(〜40%)在调查音素处理的任务(区分和识别任务)上受损。

对我来说,这似乎强调了这样一种观念,即左半球的损伤肯定是 足够 在语音识别/处理中造成实质性问题!
当然,这些结果与Rogalsky及其同事(2008)的急性中风研究的结果完全不同,我声称这是由于该研究中使用的材料。


富兰克林,S。(1989)。听觉单词理解中的分离:来自九位流利的失语症患者的证据。 药物学 3(3),189-207。

Basso,A.,Casati,G.&Vignolo,L.A.(1977)。失语症的音素识别缺陷。 皮质,13,84-95。

N.R. Varney&Benton,A.L.(1979)。失语症患者的音位辨别和听觉理解。 临床神经心理学杂志 1(2),65-73。

Miceli,G.,Gainotti,G.,Caltagirone,C.&Masullo,C。(1980)。失语症的语音障碍的某些方面。 大脑与语言 11、159-169。

N.R. Varney (1984). Phonemic imperception in aphasia. 大脑与语言 21,85-94。

Rogalsky,C.,Pitz,E.,Hillis,A.E.&Hickok,G.(2008年)。急性中风的听觉单词理解障碍:音素与语义因素的相对贡献。 大脑与语言 107(2),167-169。