2011年9月23日,星期五

镜像神经元论坛-镜像神经元在语音和语言处理中的作用-第二部分

Marco Iacoboni对我的论点的回应是,语音感知不需要电机系统,这是简短而甜美的,所以让我们逐行将其分解。
在一个‘‘virtual lesion’’在语音感知的重复TMS(rTMS)研究中,TMS对运动前皮质的影响要强于听觉皮质对TMS的影响(Meister等,2007)。但是,效果并不能可靠地不同,这表明与GH相比,两种结构都参与了功能过程’提示运动过程在语音感知中起很小的调节作用。
Meister等。发现在三替代性强制选择范式的背景下,TMS到运动前皮层导致识别噪声中出现的合成CV音节的性能适度下降。据我所知,尚无研究表明使用自然刺激会发现这种效果。刺激必须退化,即部分模糊。我们可以得出结论,如标题所示,运动前皮质在语音感知中起着“重要作用”?不可以,我们只能得出结论,在降级的列表条件下,它在人工任务的执行中起着适度的作用。而且,我们甚至无法判断任务的哪个方面被中断。 TMS可能根本不干扰感知,而是干扰哪个响应按钮对应于哪个音节的感觉运动记忆。保留了这一证据来反驳我引用的一系列研究,这些研究表明,对运动语音系统的损害,运动语音系统的发育失败,完全生物学缺乏运动语音系统的能力,并不能阻止语音知觉。证据的分量在哪里?如果那样,电动机系统起适度的调节作用。 STG刺激为什么没有导致性能进一步下降?有大量证据表明,语音感知在STG中是双向介导的(Hickok&Poeppel,2000,2004,2007)。
同样,我发现专注于二分模型会适得其反(‘‘it’s auditory,’’ ‘‘no, it’s motor’’)。这些模型尽管在教学上很有用,但往往对工作中的功能过程提供了有限的理解。确实,与GH中的模型一致’s图2D是最近最成功的动作和知觉计算模型,揭​​示了运动控制和知觉之间的密切关系(Friston,Daunizeau,Kilner,&基伯(Kiebel),2010年;弗里斯顿,马图特,& Kilner, 2011).
我概述了四个可能的模型,其中只有两个是二分法的。我并不否认行动和看法密切相关。他们是!但是功能关系恰好与镜像神经元所主张的相反。
Eventually, we will have to get rid of these labels altogether, because they seem to get in the way of a better 理解 of the phenomena under investigation.
随便说一下,它并不会改变以下事实:后额叶的系统对于语音感知不是必需的,而颞上叶的双侧系统则是语音感知。就像某些人希望皮层建立一个无差别的,快乐的互动神经网络一样,事实是,对系统不同部分的损害具有不同的影响。我们必须处理这些事实。 回到事实,这是Meister等人的报价。
目前的结果表明,运动前皮层参与感知不仅是表观现象,而且提示感觉区域不足以单独感知人类。 p。 1695
和Rogalsky等人的图。 2011年,其中显示了两例涉及人体镜系统病变的病例的理解力,单词辨别力和音节辨别力。
显然,Meister等人的说法是错误的。 Rogalsky等人最近的跟进。使用24例Broca区域病变的样本 确认在这两个案例中发现了什么。

因此,我已经涵盖了我对镜像神经元理论的批评的回应,是该理论的两个最著名和最有思想的捍卫者。由于有机会在《镜子神经元论坛》上提出对直接批评的最大可能的反驳,加勒斯和雅各布尼都未能为其模型辩护。当然,这是我的观点。我确定他们会不同意,然后我再次邀请他们在此博客上作为访客条目发表自己的评论。到目前为止,尽管有直接的电子邮件邀请参加,但我还没有听到他们中的任何一个消息。

参考文献

Gallese, V., Gernsbacher, M., Heyes, C., 希克(G.)&Iacoboni,M.(2011年)。镜像神经元论坛 心理科学观点,6 (4),369-407,DOI: 10.1177 / 1745691611413392

希克(G.)&Poeppel,D.(2000年)。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。

希克(G.)& 坡佩尔 D. (2004). Dorsal and ventral streams: A framework for 理解 aspects of the functional anatomy of language. Cognition, 92, 67-99.

希克(G.)&Poeppel,D.(2007年)。语音处理的皮质组织。自然评论神经科学,8(5),393-402。

Meister,I. G.,Wilson,S.M.,Deblieck,C.,Wu,A.D.,&Iacoboni,M.(2007年)。运动前皮层在语音感知中的重要作用。 Curr Biol,17(19),1692-1696。

Rogalsky,C.,Love,T.,Driscoll,D.,Anderson,S.W.,&Hickok,G.(2011年)。镜像神经元是语音感知的基础吗?来自五宗声称所谓的人体镜系统受损的证据。 Neurocase,17(2),178-187

26条评论:

詹姆斯·基尔纳说过...

嗨,格雷格,

I have found the Mirror Neuron Forum piece very interesting from a number of different reasons. I guess the questions that I still 认为 need are addressing are

1)镜像神经元有功能作用吗?

2)如果是,那是什么?

我认为高阶函数的问题例如"action 理解"如果有一个独特的途径支持这一推断水平,我将感到惊讶(请参阅KIlner(2011)TICs。换句话说,迄今为止,病变研究尚未显示出显着效果,这并不令我感到惊讶。在运动执行过程中似乎没有参与这些水平,这使我感到人们认为他们在观察动作

格雷格希科克说过...

1)是的,镜像神经元具有功能性作用。

2) Rizzolatti and flirted with and then rejected the correct idea in favor of the 行动理解 hypothesis.

Basically, the correct idea, in my opinion, is the reverse of the 行动理解 claim: mirror neurons are part of the system that maps action goals (coded in sensory systems) onto motor solutions for achieving those goals.

在这里阅读所有内容:

希克(G.)&Hauser,M.(2010年)。 (误)了解镜像神经元。 Curr Biol,20(14),R593-594。 doi:S0960-9822(10)00650-0 [pii]
10.1016 / j.cub.2010.05.047

詹姆斯·基尔纳说过...

那么,根据这种功能性作用,在行为观察期间,具有镜神经区域病变的患者应该有哪些缺陷呢?

VilemKodytek说过...

1)大脑的大部分与映射某处有关。那么到处都有镜像神经元吗?

2)通过"understanding" Gallese &大概是指f的理解,即功能性的,不是有意识的)。两者之间有区别吗"recognition" and "f-understanding".

格雷格希科克说过...

JK说,"那么,根据这种功能性作用,在行为观察期间,具有镜神经区域病变的患者应该有哪些缺陷呢?"

I'd如果选择正确的任务,请说最少或没有缺点。如果您选择的任务涉及电机系统(例如某些形式的工作记忆),则您'我们进行了实验,以寻找电动机系统的作用。

在执行该操作的过程中,您会看到造成该系统损坏的实际缺陷,并且有足够的证据。

格雷格希科克说过...

到处都有镜像神经元?当我'前面已经指出,镜像神经元向每个大脑系统的扩散实际上是该理论的问题,因为细胞失去了解释力。在极端情况下,如果每个细胞都是镜像神经元,那么,正如帕特·丘奇兰德(Pat Churchland)所说的那样,问题就减少了。"大脑如何运作"问题,我们回到正题。

据我所知,加雷兹(Gallese)和公司从来没有真正定义它们的含义"understanding"。他们当前使用的术语是"从内部了解",这远非精确的科学概念。

VilemKodytek说过...

啊哈!它's "镜像神经元-不可证伪的理论",2010年3月19日。谢谢。

詹姆斯·基尔纳说过...

因此,可以公平地说,如果在观察镜神经元区域受损患者的行为时发现行为缺陷,这是否可以证明您在HIckok和Hauser(2010)中提出的功能性作用得到了证明?我问这个领域的一个问题,是试图找到一种在其他假设之间消除歧义的检验。

VilemKodytek说过...

詹姆斯,我喜欢你的2011年论文。但是在我们可以的情况下,预测是如何工作的’t模拟,例如Greg’最喜欢的盘绕和飞行?

至于您上面的最后一个问题,赤字指的是基准,例如平均法线在手。有赤字不会’这不一定意味着超出了人类绩效的范围。所以我想你的标准不会’t be fair.

詹姆斯·基尔纳说过...

为了回答这个问题,我们如何预测无法模拟的动作,我认为我们总是可以模拟一个动作。但是,我们进行的模拟可能无法预测我们观察到的动作。但是,如果我们知道这是一个不好的预测,则可以通过更改先前预测的先验精度来适应我们预测中的不确定性。其结果之一是,我们减少了预测误差,因此我们对动作的感知不那么精确。尼尔(Neal)和基尔纳(KIlner)(2010)在观察行动时,在行动观察网络中模拟了什么? EJN。

因此,以飞行为例。人类不会飞。但是,如果您要求人类模拟飞行,则所有人类都会拍打他们的手臂。为什么?我认为这是因为这是我们飞行所需的最佳电动机命令的最佳电动机仿真。显然这是垃圾。但是它仍然可以用作预测。

格雷格希科克说过...

詹姆斯-为什么迷恋运动预测?唐't you 认为 it is possible to make predictions in other ways? Do you 认为 a baseball outfielder chasing down a fly ball is simulating the flight of the ball with his motor system? How would you do that? And wouldn'使用运动模拟干扰运动员'执行任务(接球)所需的自己的运动动作,与模拟可能需要的动作不同?在我看来,关于棒球的预测'飞行是通过过去的感官体验来进行飞行棒球运动的轨迹,而不是通过尝试使用电机系统来模拟它。而且,如果您预测棒球的飞行而不在运动系统中进行模拟,那为什么可以'你是为了飞鸟吗?

詹姆斯·基尔纳说过...

Yes I certainly believe that we make predictions in other ways. The baseball is a good example. I would argue that we predict the flight of the ball not using our motor system 在 all. The flight of the ball can be predicted by newtonian equations of motion that we can generalise across all objects. I believe we learn these during development. I am agnostic to the process by which they are learned and this could well include associative learning. This process of perceptual learning differs from perceptual inference. However the flight of a bird or person or animal can not be predicted by newtonian equations of motion. For me the most generalizable form of prediction of observed biological actions would be to use our own motor systems to predict the actions. Critically though we do not always have to have a correct prediction of actions just our best prediction. Just to restate that I certainly do not believe that all predictions are made by the motor system. Indeed so far I have only suggested that we use this for predictions of other humans, but I 认为 we could use this for other animals although i have not tested it.

格雷格希科克说过...

有趣的讨论。当我的狗根据我的运动预测球的投掷方向时,他的狗会不会对投掷动作的运动系统进行模拟模拟?观看视频:

http://www.youtube.com/watch?v=Ri_jj5NDKZs

狗可以't execute throwing motions. Is this an example, then, of sensory association rather than motor simulation? I 认为 so. He learns to predict throw direction based on past experience associating a particular movement and the resulting direction of the ball throw.

So if my dog using sensory learning to make predictions about the consequences of actions, humans must be able to do it as well. Given that there is an existing mechanism for 行动理解 that doesn'涉及电机仿真,为什么我们需要第二个仿真?

好的,也许您会说,与基于感官学习的预测相比,运动仿真可以提供更好的预测。不'这样的机制是否可以预测以下违反直觉的结果?擅长预测投手速度和路径的棒球击球手 '实际上,由于预测所需的投球模拟与击球所需的实际挥杆动作之间存在干扰,因此挥杆实际上会更糟。

詹姆斯·基尔纳说过...

The simple answer to your question is yes. I 认为 that the dog example is an example of learned associations and I 认为 that humans do the same thing. However, I do not believe that mirror neurons are required for this process 在 all. I 认为 there is a difference in between learning a sequence of events and learning the sensory consequences of an observed action. In other words mirror neurons would enable the prediction of the observed action - the throw. I do not believe dogs encode this. The relationship between this action and the ball trajectory is a sequence of events that could be encoded outside of mirror neuron areas. I 认为 that these different predictions might be mediated by different neuronal pathways - something I mention in the TICs article.

In terms of interference then there is evidence of interference of an observed action on a simultaneously executed action Kilner et al. 2003. The key thing here is the observed and executed actions must be simultaneous. As far as I can tell this is not true of the baseball example you gave. 在足球(足球)中,当观众或经理看着他们的球员将球射向球门时,通常会在观众或经理明显试图将球射向头球时看到这种情况。

格雷格希科克说过...

一个快球到达本垒板大约需要400毫秒。也许那个'足够的时间来关闭电机仿真并为回转编程,但是我对此表示怀疑。也许拳击手是一个更好的例子?模拟对手'的动作对拳击手来说似乎是致命的,不是吗?在这种情况下,您几乎需要在感知运动的同时生成非镜像运动。即使您可以模拟对手的开始's punch then switch to an evasive response, a boxer who could bypass the simulation and avoid interfering with his own evasive movements would have an advantage, I would 认为. Translate this thought to the animal world, a prey animal that has to simulate the predator'预测它们的运动似乎在进化上处于不利地位。所以呢'当您可以更直接地进行仿真时,开发仿真系统以支持理解的动机是什么?

身体位置序列(投掷过程中手臂的不同位置)与一系列事件有何不同?您是否建议狗可以'学会预测手臂'击中动作的轨迹?

VilemKodytek说过...

精彩的讨论。谢谢!

有两个著名的口号:“一起发射的神经元” and “相关并不表示因果关系”。我仍然无法选择其中一个并拒绝另一个。实际上,我开始相信两者都是有效的。原因如下:

如果有人’在拉小提琴,我可以享受,但是我的大脑可以’t模拟演奏的动作–与听众中的小提琴家相反。我的职位等同于格雷格’的狗。现在让我困扰的是:听了德沃夏克’s From the New World many times, I may 认为 I have a detailed knowledge of the symphony, can notice differences in particular arrangements, and yet my motor system doesn’一点也不了解音乐家的行为。但是,小提琴手,小号手和指挥家呢?

詹姆斯·基尔纳说过...

有很多有趣的问题,我很乐意分享我的想法,以便回答它们。第一个可以总结为'如果我们需要执行其他操作,那么模拟和观察到的行为是否适应不良?在格雷格给出的例子中,拳击手和猎物都是观察者必须识别动作X然后执行动作Y的例子。在这些例子中,如果观察到的动作= X然后执行Y,则有一个序列。我感兴趣的是我们如何从许多可能的动作中识别动作X,以便我们可以尽快执行Y。在这一公认的领域中,一个被广泛持有的想法是,如果我们使用生成模型来预测输入(在这种情况下,是观察到的动作X),则此过程将更加准确,更快和更健壮。与其处理视觉输入然后进行解码然后推断是动作X,我们做相反的事情。所以拳击手可能'think'我必须提防大钩。因此,在他的脑海中,他对这种情况会产生一个预测。当视觉信息与此匹配时(这可能是拳打之前右肩的初始回滚),观察者可以执行动作Y。我们知道,先验信息会影响观察者的行为,因为在体育运动中人们经常伪装/伪造任何动作即使一个动作看起来像另一个动作。

第二个问题是为什么't a single action a sequence of events. Computationally it can be thought of as a sequence after all this is precisely what a film is. However I 认为 that this is not the most efficient way to encode the information. If we did this we would have to encode every possible sequence for every single action! It would be more efficient/plausible to encode a few parameters that encode the entire dynamics. This is clear if we take the example of the baseball flying through the air. Knowing just a few parameters - ball weight, trajectory and force applied to the ball, and gravitational pull we can generate an accurate prediction of the flight of ball. In other words we do not have to encode the flight of the ball as a sequence of positions of the ball in time. I 认为 the same is true for an action. Using our own motor sytem we can parameterise observed actions.

格雷格希科克说过...

再次,为什么迷恋电机系统?预测-是的。神经预测的概念目前肯定很流行,甚至可能是准确的。为什么它必须来自电机系统?如果您承认我们可以做出感官(或认知)预测,甚至可以针对动作进行预测,那么是什么促使您断言您需要模拟运动才能做出预测?

我喜欢参数化对动态对象的感知的想法。您建议,如果我们了解球如何在空中飞行的一些知识,则可以做出非常准确的预测。然后,您建议我们使用自己的电机系统对动作感知进行参数设置。为什么可以'您只是学到了一些关于身体如何运动的知识-手会随着手臂而运动,而手臂却不会't向后弯曲等。然后使用这些参数,例如球的重量,轨迹和速度?我敢打赌,您可以对火烈鸟做出预测'即使您自己的膝盖没有走路,腿在走路时的腿部动作't bend backwards.

I'我不是说原则上电动机系统可以'成为感知他人的预测来源' actions, I'我只是问为什么许多研究人员甚至没有考虑预测可能来自电机系统外部的可能性。唐'我们想考虑所有可能性,以便有更大的机会真正了解系统的工作原理吗?

VilemKodytek说过...

好东西!我删除了自己的评论并将其打印出来。

詹姆斯·基尔纳说过...

Yes I 认为 it is possible that observed actions could be parameterised in different ways as you suggest. Personally, I have studied the role of the motor system in this parameterisation for two reasons. 1) the motor system is active during action observation (we don't know why) 2) I 认为 that motor system in action observation must encode the same features in action execution and action observation. In action execution neural populations seem to parameterise the action in a different way to that which you suggest. However, alternative ideas are great for science as they allow for proper tests between different ideas. For me one of the problems with the field is that there is not really a testable hypothesis to that which Rizzolatti and co put for nearly 20 years ago. I 认为 there is a lot of evidence that some of the evidence in favour of the Rizzolatti original idea might not be quite right but the field needs an alternative explanation with testable hypothesis. Just my opinion.

格雷格希科克说过...

至少有两个替代假设。一种是纯粹的感觉运动联想(Heyes)。在执行电机过程中看到自己的手臂移动会导致这两个活动关联在一起,并因此连接在一起。 Heyes和公司的结果证明了这一点,如果您更改关联,运动系统中的神经活动也会随之改变。实际上,它可以成为反镜。

Heyes,C.(2010年)。镜像神经元来自哪里? Neurosci Biobehav Rev,34(4),575-583。

另一个就是我 've提出并基于我们知道是正确的两个假设:1.电机系统参与电机控制,并且2.感官信息对于电机控制至关重要。运动系统(例如,前运动区域,如猴子F5)具有对对象形状做出响应的单元,因为该信息对于动作选择和指导很重要。电机系统还具有对其他细胞做出反应的细胞'行动,因为这些信息对于行动的选择和指导很重要。猴's don'模仿,这导致Rizzolatti摆脱了对镜像神经元的这种解释。但是观察学习是猕猴和许多其他物种中存在的一种行为,涉及到其他物种的一种镜像'动作,因此可能由镜像神经元支持。

运动系统在动作观察过程中被激活,因为正如Rizzolatti及其同事在报告镜像神经元的第一篇论文中所述,“其他猴子执行的动作必须是决定动作选择的重要因素。"换句话说,感觉信息是驱动动作的输入。因此,看到包括他人在内的事物也就不足为奇了'动作,将激活电动机系统。

我在两个出版物中概述了猕猴镜像神经元行为的另一种观点:

希克(G.)&Hauser,M.(2010年)。 (误)了解镜像神经元。 Curr Biol,20(14),R593-594。

Gallese, V., Gernsbacher, M. A., Heyes, C., 希克(G.)&Iacoboni,M.(2011年)。镜像神经元论坛。心理科学观点,6,6,369-407。

我还讨论了与语音处理有关的另一种电机控制解释方法:

希克(G.)Houde, J., &Rong F.(2011)。语音处理中的感觉运动集成:计算基础和神经组织。神经元,69(3),407-422。

Five years ago it was fair to say that the 行动理解 theory was the only game in town. That is not the case anymore. It is time to re-examine mirror neuron/system function in light of alternative hypotheses.

詹姆斯·基尔纳说过...

据我了解,Heyes ASL理论正在挑战镜像神经元的本体,而不是其功能。我的理解是,根据该理论,镜像神经元可能具有功能性作用,但并非进化所选择的功能性作用。换句话说,这是感知学习而非感知推理的模型。 (新闻,Heyes,Kilner学习以了解他人'动作。生物学快报(2011)。

因此,如果我理解您的理论,那么在观察动作时会镜像神经元放电,以使我们能够适当地选择要执行的动作?

格雷格希科克说过...

是的,我想你可以解释Heyes'对于动作感知中的MN功能问题不了解。

是的,就像看到一个对象定义了可能的运动的参数(抓握特定的抓握配置)一样,看到一个动作也同样地定义了可能的动作参数。如果猴子看到另一只伸手可及的食物,一种可能的行动是与动物/实验者竞争并尝试伸手去拿相同的食物(镜像反应)。我希望,如果有人有动力去看,也可以确定非镜面反应来响应行动。例如,当实验人员伸手去拿食物的时候,训练猴子期待一滴果汁,我打赌你'将发现F5细胞对观察抓握和执行吮吸动作均作出反应,这是非镜动作-动作的关联。但是,没有人有动力去探索其他可能性,因为此时“假设”了行动理解理论。这不利于科学进步。

VilemKodytek说过...

尼尔的实验&Kilner 2010很棒!

我相信他们的受试者,从事决策,主动运动系统。但这是模拟观察到的动作吗?我想知道它是否只能关闭电路(无需采取任何措施)或/和计算对与对象相对应的校正量’的经验或欲望,而不是模仿动作。

Aglioti等人,Nat Neurosci 2008,11,1109,在篮球运动员和非专业运动员的决策中提供了MEP数据,无论观察到的动作(罚球)是否正确。在临界点,副手的MEP明显高于未投手,而在未经训练的受试者中,两种情况下的反应基本相同。当然,MEP不能衡量PMC甚至IFG中的活动。但是我还有另一种说法:詹姆斯以上说:“在足球(足球)中,当观众或经理看着他们的球员将球射向球门时,通常会在观众或经理明显试图将球射向头球时看到这种情况。” But 认为 of what they are doing when observing a rival’的球员将球逼向球门!

马里乌斯·索默(Marius Sommer) said...

先生们好!
I'我读了这篇讨论,发现它很有趣。但是,距上一个帖子已近2年了。您今天说的这个话题是什么?

马里乌斯·索默(Marius Sommer)

格雷格希科克说过...

James has recently published an interesting paper that I 认为 reflects the direction this discussion is going, 在 least from the direction of folks who are sympathetic to the idea that mirror neurons have some role to play in 行动理解:

Kilner, J. M. (2011). More than one pathway to 行动理解. Trends in Cognitive Sciences, 15, 352-357.

也看看迈克尔·阿比卜'关于这个问题的许多出版物。

I remain dubious (but open) to the possibility that MNs can play a supportive role in 行动理解 via some form of predictive coding.