2009年5月7日,星期四

超级口语表达能力强:涉及新单词学习的神经回路

与语音相关的感觉运动集成网络可用于许多方面:语音产生的听觉反馈控制,产生多音节单词,启用语音感知的电机到传感调制,语音短期记忆。除了这些之外,我之前曾建议过这样的电路,其中包括后顶-颞交界处的Spt区域,也支持新的词汇开发:
听觉–分段序列级别的运动过程将涉及新词汇的获取…(Hickok&Poeppel 2007,第399页)

我从来没有足够的证据来支持这种假设,并且还没有进行实验,因此当我遇到Paulesu及其同事于2009年发表的一篇论文,声称自己已经确定了新单词学习系统时,我感到非常兴奋。看了一眼范式并扫描了数字之后,我受到了肯定的刺激-Spt像拉斯维加斯的广告牌一样亮着(十字准线中的红色斑点)。
我以为这肯定会成为我最喜欢的论文之一。然后我阅读了详细信息,不幸的是发现这是我不太喜欢的新论文之一。

这就是他们所做的。两个PET实验,每个实验涉及六个主题。在第一个实验中,受试者听了非单词列表,单词列表或休息状态。在列表扫描期间,他们被要求学习非单词/单词。在5次学习扫描中,每组都有相同的项目。每次扫描后通过免费召回评估学习情况。实验2相似,但是他们没有学习列表,而是学习单词或非单词对,并通过提出一对来要求受试者回忆其同伴来评估学习。在这两个任务中没有太多不同,因此此处将忽略操作。

与休息有关的学习的主要效果涉及许多大脑区域(上图中的蓝色),包括听觉区域(他们听了语音)和额顶网络(他们试图记住这些东西)。这里没什么令人兴奋的。有趣的对比是单词和非单词之间的对比。非言语当然会给“音系”系统带来更多负担,因此应突出显示参与新音系形式的区域。这种对比(非单词减去单词)在Spt(颞顶交界处),Broca区域和其他一些位置产生了激活。

因此,Spt激活以学习新的语音单词形式。这就是我(会)预测的。为什么我对这项研究感到失望?作者指出,活跃的区域与以前在语音工作记忆任务中发现活跃的区域相同,并且这种重叠“在人类认知的这两个方面之间建立了明确的解剖联系”(第1375页)。即使我认为存在联系(尽管与感觉运动集成电路有关,而不是与“语音短期记忆”系统有关),但他们的研究并没有建立联系。原因是他们的发现完全可以用语音工作记忆来解释。在非单词学习和单词学习过程中,受试者可能会排练他们正在听的列表,从而激活他们的语音工作记忆系统。在非单词情况下,语音负载较大,因此在排练非单词期间比单词获得更多的活动。因此语音字形学习与语音短期记忆系统重叠,因为它们的学习任务可能会引起语音排练。我再一次不怀疑他们的结论,只是推理是循环的。更好的测试本来是将大脑活动与学习(回忆分数)相关联。

公平地讲,他们确实根据学习活动的功能,根据大脑活动的变化来考察学习效果。他们没有发现Spt或Broca的区域有显着差异,但是,显然受试者正在排练每一次扫描。他们确实在前中部STS / MTG中发现了一个有趣的效果,在该效果中,活动的减少是学习扫描的函数,主要针对非单词。

也许这是某种语音表示形式(语音“存储”!),随着学习变得越来越稳定。这可能是该研究中最有趣的部分。

我真的不喜欢讨论。首先,他们声称已经定位了“语音单词形式学习设备”的功能解剖。我认为他们已经(重新)定位了支持语音短期记忆的电路(但并不专用于此功能)。然后,他们引用了霍华德等人的一项重要但现在正在老化的研究,认为左颞顶顶连接和Broca区域与“听觉词典相关”。 (1992)。这种立场忽略了以下事实:损坏这些结构不会损害听觉理解力(Hickok&Poeppel,2000,2004,2007),如果这是“听觉词典”所在的地方,这是可以预期的。

最后,本文试图探讨语言功能的侧向化理论。引用Paulesu等人,1993年,Petersen等人,1989年和Zatore等人,1992年有关“语音处理”的经典早期论文,并且仅建议这些论文显示“语音处理”的左侧横向化。那
“语音学和词汇习得的神经底物的分类必须成为确定半球语言优势的重要因素”(第1376页)。
在下一句话中很清楚,他们不仅在谈论生产中的语音过程。
鉴于右半球具有一定的词汇能力(Zaidel,1986),尚需确定如何在大脑的这一侧形成相关的神经表示。
我在这里只能说的是有人把球扔到了灯火通明的评论部门,因为自80年代末/ 90年代初以来,有关该主题的研究已经发表。

参考文献

Paulesu,E.,Vallar,G.,Berlingeri,M.,Signorini,M.,Vitali,P.,Burani,C.,Perani,D.,&Fazio,F.(2009)。超级口才:大脑如何学习从未听说过的单词 NeuroImage,45岁 (4),1368-1377年,DOI: 10.1016 / j.neuroimage.2008.12.043

Hickok,G.和Poeppel,D.(2000)。迈向语音感知的功能性神经解剖学。认知科学趋势,第4卷,第131-138页。

Hickok,G.和Poeppel,D.(2004)。背面和腹侧流:用于理解语言功能解剖方面的框架。认知,92,67-99。

Hickok,G.和Poeppel,D.(2007年)。语音处理的皮质组织。 Nat Rev Neurosci,8(5),393-402。

Howard,D.,Patterson,K.,Wise,R.,Brown,W.,Friston,K.,Weiller,C。,等人,1992。词典的皮层定位:正电子发射断层扫描证据。脑115,1769–1782.

Paulesu,E.,Frith,C.D。,&Frackowiak,R.S.J。(1993)。工作记忆的言语成分与神经相关。 Nature,362,342-345。

Petersen,S.,Fox,P.,Posner,M.,Mintun,M.,Raichle,M.,1989。正电子发射断层成像研究单词的处理。 J.科恩神经科学。 1,153–170.

Zaidel,E.,1986年。愈伤组织动力学和右半球语言。在:Lepore,F,Ptito,M(编辑)中,两个半球合一的大脑:Call体的功能。艾伦·利斯(Alan R. Liss),纽约。

Zatorre,R.J.,Evans,A.C.,Meyer,E。和Gjedde,A。(1992)。语音处理中语音和音高辨别的横向化。科学256,846-849。

2条评论:

马特·戴维斯(Matt Davis)说过...

我不会为过时的文献评论辩护...但是,对我来说,一个有趣的发现是,语音短期记忆系统以反映新单词的初始学习的方式做出反应。毕竟,有大量有关pSTM能力和词汇习得的行为文献:

A. Baddeley,S. Gathercole,&Papagno,C。(1998)。语音循环作为一种语言学习设备。心理治疗学,105(1),158-173。不过,我的观点是,语音短期记忆和新单词的短期学习取决于系统,该系统在功能上与长期存储单词的系统分开。有关这些方面的最新证据,请参阅以下内容(无耻的自我促进):

戴维斯(麻省),迪贝塔(A.),麦当劳(麻省)和加斯凯尔(麻省) (2009)“学习和巩固新颖的口语单词”。 Journal of Cognitive Neuroscience,21(4),803-820。

格雷格希科克说过...

嗨,马特,
我相信,相信我-很大程度上是因为Baddeley等人。工作-语音STM系统(即感觉-运动界面)参与了学习新颖单词的工作,我想让Paulesu等人。这项研究提供了扎实的证明,并将这种效应专门与Spt相关联。但是,即使他们找到了我的期望,但我认为他们并没有说服力。

例如,我们现在进行了一些研究,在扫描过程中向被摄对象展示新颖的单词,然后要求他们练习这些单词。在某些变体中,我们要求受试者进行序列识别测试。在任务的聆听和排练阶段,我们都会在Spt,Broca的地区等发现激活。这是一个相当标准的“语音STM”范例,如果我试图从这些数据中证明我已经确定了单词学习网络(嘿,这个对象确实学习了其中的一些非单词!),您会说:“您怎么知道该活动反映的是学习,而不仅仅是语音排练”,您是正确的。

嗯,这基本上就是Paulesu等人的内容。做到了。他们提出了非单词,要求受试者在扫描结束时重复它们(很可能在扫描过程中引起排练),并发现语音STM电路已被激活。是的,他们确实每次扫描都重复了相同的列表(两次),是的,他们确实证明了学习的发生。但是,(i)他们没有将学习与大脑活动直接相关,(ii)他们报告说,与STS站点不同,重复暴露于同一列表不会调节fronto-Spt回路中的活动。因此,要采纳怀疑论者的观点,我可以说他们所映射的只是通过有效的语音STM任务进行的语音STM电路。太糟糕了。在接下来的文章中,我将重点介绍我认为是Spt更好地展示了新颖的单词学习的最佳表现。

谢谢Matt提供的论文链接。看起来真的很有趣。而且,请随时随意进行自我推广(这就是我们的工作!)。我希望更多的人会告诉我们他们在做什么。总结您所做的和发现的结果如何?我们可以将其发布为访客条目...