2014年8月8日,星期五

How useful is neural oscillation 夹带?

我一直在努力解决这个问题。 我没有深入研究。 我一直想在某个时候仔细检查,这更像是一种痛苦。 这是听觉领域的基本观察/想法:

-观察#1:神经振荡倾向于在其对周期性刺激的响应阶段中夹带。
观察2:许多自然声音,例如语音,是准周期性的。
-The Claim: Oscillation 夹带 facilitates perception by synching periods of maximal neural sensitivity to temporal windows in the stimulus stream that contain the most useful information.

我喜欢这个主意。 这是一个合理的想法。 我不知道这是否正确。 鉴于这两个观察结果,另一种可能性是神经元和神经网络仅振荡 因为 - 也就是说,建立一个具有兴奋性-抑制性相互作用的网络,平衡它们,这样您就不会受到失控的激发或持续的抑制,并且它倾向于振荡并且倾向于通过输入重置其相位(这是事实,顺便说一句)。 在这种替代可能性上,锁相振荡更多是网络设计的副产品,而不是为了增强感知而选择的东西。 实际上,可以想到的是,对刺激的锁相实际上会干扰神经信号的处理,尽管不足以排除用作信号处理器的系统。

So what we need to show to decide whether oscillation 夹带 is a design feature to enhance perception or whether it is a spandrel-like emergent property is examples of perceptual enhancement resulting from neural oscillation 夹带.

亨利最近的一篇论文 & Obleser (调频会带来缓慢的神经振荡 并优化人类的聆听行为,PNAS)声称这样做。 他们使用了FM调制刺激,并在调制的各个阶段插入了间隙。 收听者的任务是发现差距。 他们发现听众的表现  原为  受间隙相对于相角位置的影响。 Cool!  但这在各个学科上并不一致。 Bummer!  不同的听众有不同的阶段,可以带来最佳的表演。 但是,当他们查看EEG信号的振荡相位时,可以观察到一致的关系。 Cool!  行为与神经有关,与信号节律无关。

这听起来是一个非常不错且重要的结果,这就是为什么要在PNAS中使用它的原因。 但是我又一次烦恼。 也许没什么好纠结的,但实际上是这样:如果神经相位锁定的重点是时间神经对刺激节律的敏感性,那么我们是否应该担心刺激阶段与可感知性之间是否没有一致的关系? 当您查看神经振荡本身时,您只会看到该关系。 也许不同的听众只是具有不同的神经延迟。但是刺激周期减少了一半? Makes me worry.

So despite how appealing the theory, and how suggestive the growing collection of results is, I still worry that oscillations are 在做 all that much--at least on purpose.

8条评论:

乔纳斯 说过...

嗨,格雷格,

您的问题是一个好问题。它’也是显而易见的,我认为有义务“prove”这里的任何事物都站在像我这样的人的立场上,他们直言不讳地说(或者被证据淹没)神经振荡现象确实会影响(请注意此处的隐含因果关系)感知。

我喜欢您所说的事实,神经振动,任何振动,都会被环境刺激所重置。如果是这样的话,我可能会去争论一个系统的任何新出现的特性都将被该系统(阴虚,大脑)用来解决其问题。或正如乔纳森·西蒙(Jonathan Simon)最近所说的那样-诚然在谈论另一种现象,但也是一种新兴现象:“进化利用了一切可以利用的优势。”

我认为它’(当然,对我来说也是)听诱人警笛声的危险之路“doing” or “fixing" anything. 我认为它 is quite simply a powerful feature of an oscillating system, and, yes, it might have consequences for the behaving individual. And it would indeed be useless, if I would NOT have these –感性的,行为的–后果(哦,那’彼得·拉卡托斯(Peter Lakatos)的报价重新混合了;在这里看到一个模式?)。当前最大的危险(也许一如既往)在于等同于心理术语(“attention”)具有生理或动力系统现象(“entrainment”, “phase reset”).

Let me end on saying that I hope our PNAS paper and neural 夹带 in speech and hearing won’成为您破坏神话的书系列的下一章!但我相信它赢了‘t.

乔纳斯

格雷格希科克 说过...

很有可能是系统的紧急属性's的体系结构-神经系统振荡的趋势-通过生成刺激性预测,可以在适当的时间使神经敏感性最大化,从而在计算上证明是有用的。我认为接下来我们需要问的是(1)当事情完全正确进行时,即刺激周期与振荡预测相符时,它有什么帮助? (2)事情多久会正确一次?振荡的计算效用可能会因任一问题的答案而受损。即使事情做对了(我们都在研究的场景)有很大帮助,但也许现实生活中只有10%的时间做对了。

I'我不想在这里破坏任何神话。我的意思很简单:鉴于预测和基于振荡的增强功能的吸引力,我们在前进时需要格外小心。直觉的想法需要较少的经验支持才能获得认可。

魔术托尼 说过...

Although not focused on speech perception (or audition 在 all), I've been rather thoroughly convinced by Kyle Mathewson's work on 注意al 夹带 and visual perception. He's 在做 some very sexy stuff. http://www.kylemathewson.com/

戴维·波佩尔 说过...

考虑阅读Doelling等。 (2014)来自我的实验室的论点支持了感知分析的关键作用。

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23791839

格雷格希科克 说过...

全面披露:我没有'不要阅读Doelling等人的每句话。所以我可能错过了一些重要的东西。请在下面更正错误。

It'一项非常酷的研究。带走"edges" of a speech signal and intelligibility drops dramatically, as does MEG oscillation 夹带. Replace the 边缘 (which alone are also not very intelligible) and intelligibility increases (not fully though) along with MEG 夹带.

But does this clear demonstration of a correlation between oscillation 夹带 and intelligibility mean that the oscillations are driving the syllable parsing? Or could it just be that you need 边缘 and 边缘 just so happen to drive 夹带 because that'网络响应的方式?

未知 说过...

嗨,格雷格,

You are missing one crucial bit from our paper which can be seen in Figure 5c (though you could be forgiven for missing it... it is not the clearest figure in the world...). You have described the first half of our analysis very well. As you mention, replacing with artificial 边缘 increases intelligibility as well as oscillation 夹带.

The other half is this: the amount of oscillatory 夹带 increase (from no 边缘 to artificial 边缘 ) correlates with the amount of intelligibility increase (on the subject level). Here, the stimuli are the same across subjects and cannot account for the relationship of individual differences in intelligibility and oscillatory 夹带. Therefore, we believe that such 夹带 must drive (or reflect, if you prefer) some cognitive process involved in the comprehension of speech (presumably syllabic parsing as has been theorized).

Our interpretation, then, suggests that oscillations entrain to stimulus 边缘 , but it is the efficacy of that neural 夹带 (combined with phonetic content in the stimulus to be decoded) which aids in the processing of speech (and presumably other natural complex sounds... stay tuned)

基思

格雷格希科克 说过...

嗨,基思,

啊,谢谢你。我确实提到我没有'没读完整的书,所以我错过了这一点。 :-)但是我的问题仍然存在,哪个驱动?在介绍中,您指出,

"最近有研究表明,刺激可懂度可增强语音的theta包络跟踪能力(Peelle and Davis,2012; Peelle等,2013),而早期的研究表明,类似的神经锁相适用于向后(无可懂度)播放的句子(霍华德和波普尔,2010年)。"

不'这表明(1)可理解性会引发振荡,而(2)振荡不会'一定会导致清晰度吗?

您要提出的假设是优雅,可信的,并且与大量数据一致。我什至相信振荡可以调节可感知性(例如,乔纳斯等人记录的相角效应)。但是,该死,我'我仍然不确定振荡是我们解析感知世界的“机制”。

乔纳森·皮尔 说过...

我同意'明智的做法是在此谨慎一点,需要更多数据(一如既往)。两个要点:

• The fact that intelligibility affects 夹带 suggests that oscillations are not ONLY reflecting responses to acoustics (of course it could be we haven'控制为正确的声音操纵,但是'很高兴看到来自多个实验室的越来越多的证据开始讨论这个问题)

• It's probably useful to think about how oscillatory 夹带 may relate to established behavioral phenomena related to speech rhythm. Matt and I speculated on a couple of possible applications in our 2012 Frontiers paper regarding phoneme perception in the context of sentences that vary in speech rate (Figure 6), and there are also nice effects of lexical perception shown by Laura Dilley and colleagues that also seem relevant (Dilley and Pitt 2010; Figure 3 in our review paper).


Linking oscillatory 夹带 to specific aspects of speech perception will be useful in better understanding what'继续。我同意这里需要做更多的工作。

我不'特别是在神经阶段与刺激的阶段之间存在个体差异的问题;只要个人之间的关系是一致的,看来这足以影响行为。我同意造成这种差异的原因很有趣,并且也许动物电生理学在这里会有所启发。


Dilley LC,Pitt MA(2010)改变语境语速可能导致单词出现和消失。心理科学21:1664-1670。

Peelle JE,戴维斯(Davis)MH(2012)神经振荡将语音节奏带入理解力。心理学前沿3:320。 http://dx.doi.org/10.3389/fpsyg.2012.00320