2010年8月24日,星期二

语言的神经影像:为什么没有更清晰的画面出现?

这是Evelina Fedorenko和Nancy Kanwisher于去年发表在一篇论文中的问题 语言语言指南针。他们要提出的主要观点是,语言神经影像学家需要像视觉障碍者一样停止进行小组研究,并开始对单个主题进行功能定位。我一点也不不同意。例如,请参阅 这个帖子。实际上,我们已经在几篇论文中使用了个别主题分析(例如,冈田& Hickok, 2006;冈田等人,印刷中)。

不过,我发现令人恼火的是,在语言的神经基础领域中,人们对进步的看法极为模糊和令人痛苦。他们首先说两个问题

在过去的几十年中基于语言的神经基础推动了数十项研究:(i)不同的皮质区域是否参与语言的不同方面? (ii)从事语言处理的地区是否特定于语言领域?


他们建议“神经影像学还没有为这两个问题提供明确的答案”。

关于问题一,从功能成像中有大量证据表明,不同的皮质区域/回路参与了音素(STS),词汇语义(MTG),韵律韵律(前背STG)和更高级别的组合过程(前颞叶/下额叶区域)。已经描述了支持听觉运动整合和听觉/语音短期记忆的其他电路。以下是对这些文献的一些相关评论:Binder等,2000; Binder等,2000。 Hickok和Poeppel,2007年; Indefrey和Levelt,2004年。

关于第二个问题,几项研究清楚地确定了STG中的语音特定响应(Belin等,2000),STS中的高级语音特定响应(Scott等,2000; Okada等,2010),甚至是什么。考虑到句子水平刺激的选择性,我们也可以称其为颞颞叶句子区域(Humphries等人,2006; Humphries等人,2005; Humphries等人,2001; Rogalsky和Hickok ,2009; Vandenberghe等,2002)。但是更重要的是,我们中的一些人已经超越了特异性问题,其目的是试图确定给定过程中涉及的电路和计算是否对语音来说是特殊的。

因此,关于神经成像对他们提出的问题的贡献,F&K有点误会。

然而,更糟糕的是,他们对我们对“语言的神经基础”的理解的“处境”概述-这是一个相当广泛的领域,尤其是如果他们只考虑到他们一开始就提出的两个问题。但是,关于语言的神经基础,他们强调:

1. 19世纪的想法是Broca的地区=语音产生而Wernicke的地区=语音理解不符合现代数据

2.左额叶区域激活各种语言任务,甚至是非语言任务

3.在语言处理过程中,传统的西尔维娅皮层以外的区域会激活

4.元分析显示语言任务之间有很多重叠

坦率地说,这是对这一领域现状的可悲总结,也是F&K在其论文的以下各节中提供的方法学教育的重要起点。

在此摘要中,完全被忽略的是(i)一件工作,表明如果人们对任务选择谨慎的话,大部分混乱(和重叠的激活)就会消失(Hickok& 坡佩尔 2007), (ii) convergence on the involvement of the STS in phonemic level processes in speech perception (Leibenthal et al., 2005; Scott & Johnsrude, 2003; Hickok & 坡佩尔 2007), (iii) convergence on the idea of a dual stream architecture in language system (Hickok & 坡佩尔 2007; Rauchecker & Scott, 2009), (iv) recent progress in mapping the circuit that supports sensory-motor integration in speech processing (Golfinopoulus et al. 2009;Hickok等,2009),(v)在听觉皮层声学和音素处理的半球不对称基础的理解上取得了进展(Boemio等,2005)。 Zatorre等。 2002),(vi)在前颞区支持句子级处理的某些方面(FFA的语言等效性)上达成共识,(vii)在感觉运动电路与语音短期记忆之间的关系上达成共识(( Buchsbaum et al。2008; Postle,2006)...我可以继续。

是的,仍然有很多令人不安的地方,其中很多围绕着布罗卡地区的功能,是的,单个主题的分析会有所帮助,但这不是灵丹妙药(例如,在我看来,任务选择更为重要)-例如,我敢打赌,视觉专家们还有很多工作要做-杂乱无章的存在并不能证明整个领域的特征是由于方法论的无能而没有取得进展。这种论点在 Fedorencko的另一篇论文在此博客中突出显示。看到它再次出现有点令人不安。

F&K的论文引起了Grodzinsky(2010)的更为正式的回应(即已发表),该回应也批评了他们在该领域的立场,但出于不同的原因。绝对值得一看。

尽管F&K断言,语言的神经基础领域在过去几年中取得了重大进展。

参考文献

Fedorenko,E。和Kanwisher,N。(2009)。语言的神经影像学:为什么没有清晰的画面出现? 语言语言指南针,3 (4),839-865,DOI: 10.1111 / j.1749-818X.2009.00143.x

J.Binder,J.A。Frost,T.A。Hammeke,P.S。Bellgowan,J.A。Springer,J.N。Kaufman和E.T. Possing。 (2000)。通过语音和非语音声音激活人类颞叶。脑皮质10,512-528。

Belin,P.,Zatorre,R.J.,Lafaille,P.,Ahad,P.,and Pike,B.(2000年)。人类听觉皮层中的语音选择区域。自然403,309-312。

Buchsbaum,B.R.和D'Esposito,M.(2008)。搜索语音存储:从循环到卷积。 J Cogn Neurosci 20,762-778。

E. Golfinopoulos,J.A。Tourville和F.H. Guenther(2009)。语音运动控制中大型神经网络建模和功能性脑成像的集成。神经影像。

约瑟夫·格罗辛斯基。 2010。对语言大脑的更清晰认识:回复Fedorenko和Kanwisher。语言和语言指南针,第4页,第605-622页。

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

Humphries,C.,Binder,J.R.,Medler,D.A.和Liebenthal,E.(2006年)。听觉句子理解过程中神经活动的句法和语义调节。 J Cogn Neurosci 18,665-679。

Humphries,C.,Love,T.,Swinney,D.和Hickok,G.(2005)。句子处理过程中前颞皮质对句法和韵律操作的响应。人脑图谱26,128-138。

Humphries,C.,Willard,K.,Buchsbaum,B.和Hickok,G.(2001)。前颞叶皮层在听觉理解中的作用:一项功能磁共振成像研究。 Neuroreport 12,1749-1752。

Indefrey,P.和Levelt,W.J.(2004)。单词生成组件的时空签名。认知92,101-144。

E.Liebenthal,J.R。Binder,S.M。Spitzer,E.T。Possing和D.A. Medler (2005)。语音感知的神经基础。 Cereb Cortex 15,1621-1631。

Okada,K.和Hickok,G.(2006)。使用功能磁共振成像识别颞上沟中的词汇语音网络。 Neuroreport 17,1293-1296。

冈田(K.)冈田(K.),荣(F.),荣(R.),威尼斯(V.),西西(Matchin),谢尔(Hsieh),西伯利亚(K.人类听觉皮层的分层组织:对可理解语音的响应中的声音不变性的证据。 Cereb皮质。

B.R. Postle (2006)。工作记忆是思想和大脑的新兴属性。神经科学139,23-38。

J.P. Rauschecker和S.K. Scott (2009)。听觉皮层中的地图和流:非人类的灵长类动物照亮了人类的语音处理过程。 Nat Neurosci 12,718-724。

Rogalsky,C.和Hickok,G.(2009)。对语义和句法功能的选择性注意可调节颞颞叶皮质的句子处理网络。 Cereb Cortex 19,786-796。

斯科特(S.K.)和约翰斯鲁德(IS) (2003)。语音感知的神经解剖和功能组织。趋势神经科学26,100-107。

斯科特(S.K.),布兰克(C.C.C.),南卡罗来纳州(Rosen)和R.J.S.怀斯(Wise) (2000)。识别左颞叶可清晰语音的途径。脑123,2400-2406。

范登堡(Vandenberghe,R.),诺贝(Nobre),普莱斯(C.J.)(2002)。左颞皮层对句子的反应。 J Cogn Neurosci 14,550-560。

3条评论:

戴维·波佩尔说过...

我是一个脾气暴躁的中年人,我往往对所遇到的一切都持批评态度,但即使我对领域的现状也不如Fedorenko和Kanwisher持否定态度……我认为他们严重低估了格雷格(Greg)已经指出,目前的一些工作非常复杂,已有文献针对他们的具体抱怨。

让我扩大一点。尽管功能成像以及功能定位在该领域起着主导作用,但大量研究工作正在对任务进行越来越详细的分析,尤其是执行实验任务的计算子例程。

大概我们都朝着同一方向前进,旨在从理论上激发动机,在计算上明确,在神经生物学上扎实的语音和语言说明,因此,我欢迎采用新方法来更深入地理解事物-但F提出的建议&考虑到我们已经取得的切实进展,K还不够成熟,不足以激发我采用这种观点。

惠特尼·安妮·波斯特曼说过...

Can I get a shout-out for neuro-imaging lesion studies, e.g., Myrna Schwartz et al's masterpiece in "Brain" last year? http://www.rcygf.com/2009/12/role-of-anterior-temporal-lobe-in.html
如果不认为这样的工作有助于更清晰地了解语言的神经基础,那么我就必须研制一种学术乐观主义药丸。

匿名 said...

For a response from Fedorenko & Kanwisher and additional discussion, see http://www.rcygf.com/2010/08/response-from-fedorenko-kanwisher.html