2012年7月5日,星期四

运动皮层对语音感知有什么作用?仅仅是回应偏见吗?

几个月来,我一直在担心语音感知实验中的偏差,尤其是那些声称表明运动系统参与语音感知的实验。 令人担忧的是:实际上,所有这些研究都使用了可能带有偏见的措施,例如正确选择百分比或强迫选择范例中的反应时间。 根据所使用的任何操作而对性能进行的调制可能是由于感知的调制(大多数人对文档有兴趣)或响应选择的调制引起的。 一个典型的实验是这样的:受试者听成对的CV音节并决定它们是否相同。 在一种情况下,他们接受TMS到一个或另一个运动区域,而在另一种情况下,他们得到假刺激或其他控制。 一个典型的结果是:随着运动刺激,正确百分比显着降低或RT显着增加。 典型结论:运动系统与语音感知有因果关系。

问题:您不知道这种效果是发生在CV的感知分析中还是在调节决策过程。

这种担心导致了 接下来的实验,由乔恩·韦内齐亚(Jon Venezia)在我的实验室中带头.  使用功能磁共振成像,我们调制了响应偏差,同时在CV同等鉴别任务中保持感知歧视不变。 通过改变相同试验与不同试验的比率来控制反应偏倚。 否则刺激是相同的。 然后,我们寻找响应偏差变化的神经相关性。

行为结果证实了预期的效果:响应偏倚(使用c或标准,统计量测)被显着调节为相同试验与不同试验之比的函数(p<.001),而d'(感知辨别力)不受影响(p = .384)。 下图显示了对偏差的明显影响(上图)和对正确比例的影响(p = .061)。


那么哪些大脑区域与反应偏倚的调节相关? 我们最喜欢的运动言语领域(以及其他非听觉领域):



事实证明,这些区域与那些在TMS刺激下对“语音感知”产生影响的区域非常吻合。



这不是结论性的证据,表明先前运动调制对语音感知的所有影响都是单独的响应偏见的结果,但是它确实严重质疑了这些报告的有效性,并有力地证明了我们在以下情况下需要考虑偏见的观点:测量“语音感知”。




6条评论:

匿名 said...

嗨,格雷格,

感谢您的帖子。对于您与Jonathan Venezia,Kourosh Saberi和Charles Chubb进行的出色研究,我有一些评论。

你说得对“两个条件的高斯概率分布–一个用于噪声测试,另一个用于信号+噪声测试–用于模拟在给定试验中观察到特定水平的内部(感觉)反应的可能性”. And, then, “两种分布的均值之间的归一化距离,称为d’被认为是感知灵敏度(即,检测信号的能力)的量度,其中该距离是感觉系统的固有(固定)特性。但是,参与者必须设置响应标准–内部响应连续体上的某个位置–对于超过标准回答的试验,分类为“signal”.

我的第一点是’ is surely “感觉信号的固有特性 ”但这是否对您意味着反应偏差与感觉系统无关?众所周知,考虑到您的研究范围,许多(如果不是全部)当前的言语感知神经生物学模型主张双向的感觉到运动和运动到感觉的预测(生成/预测模型),电机系统‘constraint’根据听众的程序知识对所感知的语音信号进行语音解释。特别是,正如您之前正确指出的那样,在进行元语音任务时(如此处所示,使用两个强制选择相同音节区分任务)。

为了进一步阐明我的观点,d’偏见分数通常被认为是独立的度量。但是,我不’得出的隐含观点是,他们应该依赖于不同的大脑区域或网络。您的研究为明显的偏倚反应以及标准评分与运动活动(在其他地区)之间的相关性提供了证据。但是,同样,从您的全脑组分析来看,运动前和感觉运动皮层的活性很大(参见图4;因为SMA,小脑和顶叶皮层的大部分都像许多口头工作记忆研究中那样)。我肯定是错的,但是鉴于您没有得到d的任何显着影响’,这是否意味着在执行有关d的任务时所有这些区域均被激活’还有什么条件

我认为,检验该假设的一种简单方法是对偏差效应进行建模,并将其从您的分析中删除,以查看运动活动是否仍然存在,并对d做同样的事情。’(甚至不重要)。

马克

格雷格希科克说过...

嗨马克,

感谢您的反馈意见。是的,大多数当前的语音感知模型都包括或至少对运动到感觉的反馈回路表示赞赏,这些反馈回路可以在听觉皮层中进行预测编码,因此提供了一种机制,使运动系统对感知产生实际影响。如你所知,虽然我've认为存在感觉运动电路来控制语音*产生*,我已经承认这样的电路可能适合感知。

问题是,它们实际上是否用于感知?我的看法是不可知的,但是最近开始倾向于,不是。几乎没有研究直接解决这个问题,考虑到偏差,而且那些似乎确实将运动系统牵连到响应选择(偏差)中,而不是在感知歧视中起作用。我在当前领域的立场是这样的:没有证据表明电机系统实际上在调节感知辨别力。是的,有很多研究声称甚至有因果关系证明了这一点,但所有研究都可能受到偏见的污染,因此尚无定论。此外,有暗示性证据表明运动系统导致反应偏倚(您的研究,本研究和先前的病灶报告均表明Broca受损'区域性导致数量的重大变化"yes"2AFC任务中的响应)。因此,经验记录充其量是模棱两可的,这就是为什么我过去不可知。

为什么我倾向于运动预测在感知中不起作用的观点?因为那里'这是一个概念上的问题。在设计目的(控制动作)的背景下,运动产生的感觉预测的目标是“抑制”对运动的预测感觉结果的响应。该系统被设置为忽略与预测相匹配的感觉反馈(所有都如预期并且运动可以按计划进行,即什么也不做)。仅在预测与反馈不匹配时才需要注意并做出反应(存在's错误,需要重新校准)。

考虑使用跳音抑制为经典示例。运动预测可以有效地抑制感觉运动感知,因此您永远都不想从眼睛运动计划中生成预测以增强视觉运动的感知。语音为什么要有所不同?简而言之,运动预测的计算目标似乎不适用于语音感知。

有关此问题的更多信息,请参见最近发表的(在线)论文:

Hickok, G. 语音处理的皮质组织: Feedback control and predictive coding the context of a dual-stream model. Journal of Communication Disorders. http://dx.doi.org/10.1016/j.jcomdis.2012.06.004

大卫和我正在就这一理论观点进行更详细的定位,因此请继续关注。

当然,这是一个经验性的问题,如果运动产生的预测确实增强了语音感知能力,那么事实并非如此。它'考虑到该想法的概念性问题,我们将采取非常有力的证据。

您提到了任务问题。是的,我们在全局激活图中看到了许多与运动有关的活动。鉴于传感和电机系统已连接(用于生产目的)并且我们的任务依赖于电机系统,这不足为奇。但这不't mean that the perceptual analysis of the 信号 relies on or is modulated by the motor system, which is what we sought to disentangle from the global activation pattern.

关于您对分析我们的数据集的其他方式的想法,Jon V.一直在进行一些替代分析,并且可能会引入一些细节。

-G

说过...

亲爱的格雷格,

我对这句话感到非常高兴!我目前正在研究腹侧前运动皮层在语言中的作用(使用术中语言映射),当我对(腹侧)运动前皮层及其语言功能进行文献综述时,我对其中的研究数量感到惊讶正在讨论运动前皮质在言语感知中的作用(Wise,Guenther,Friederici,Kansaku,Meister,Iacoboni,Osnes,Tremblay)。既然您已经发表了这一声明(与2004年的论文有些不同),那么看看它会如何发展将非常有趣。我将继续关注这一主题,因为我认为这是一个非常有趣的主题!我对这一切还比较陌生,但也许甚至可以通过术中映射来研究言语感知,我也许可以与我的主管讨论。

亲切的问候,

匿名 said...

一份具有深远影响的优秀论文!仍然有几点(尽管主要是愚蠢的哲学观点):

1.感知是行动。两者仅在理论上是可分割的。因此,在谈论感知技巧时,需要谨慎(至少要有研究人员共享确切的定义)。当然,我了解您的方法,其他任何人也可以。 (每个人都可以,但有些人可以’t.)

2.对响应偏差敏感的区域,尤其是那些相关的区域,例如在Pulvermuller等人2006年,当几乎没有偏差存在时,它们是最活跃的。这是什么意思?您’原则上提供两个答案,这两个答案都可能与语音工作记忆的作用有关。后一种答案中的另一种选择是预测编码。像工作记忆一样,如果不存在或忽略偏见,则预测编码可能需要更多的活动。还是我错了?而且,可以’预测编码和工作记忆是否可以互补而不是互斥?我不’不了解排除预测编码的原因。

3.是否可以使用无偏量度进行TMS研究?

维莱姆

格雷格希科克说过...

嗨,维莱姆,

1.我同意感知是行动。但是大脑似乎组织了我们现在就采取行动的感觉(背侧溪流)与将来某个时候采取行动的感觉(腹侧溪流)。

2.它'很难确切知道's驱动效果的方向。我们提供了一些与工作类似内存的过程有关的建议。您建议使用预测编码,如果没有偏差,则需要使用编码。这里'这是我的问题。据推测,通过电机系统进行的预测编码有助于感知。但是,在我们的实验中,知觉辨别保持不变。性能(d')在不同条件下均没有变化。因此,如果预测编码驱动了电机系统中的效果,则表明它没有'帮助理解与许多人所说的相反。

3.确定您可以使用d'作为您的依赖指标,而不是正确率。

匿名 said...

谢谢你,格雷格。

广告2)是的。它'对我来说足够清晰和简单"语音处理的皮质组织"在J. Comm。疾病

维莱姆