Роль среднего мозга в восприятии тональных последовательностей и речи: анализ индивидуальных наблюдений
- Авторы: Окнина Л.Б.1, Машеров Е.Л.2, Ланге А.М.3, Слезкин А.А.1,4, Вологдина Я.О.1,2, Зибер И.А.5, Портнова Г.В.1, Подлепич В.В.2, Пицхелаури Д.И.2, Канцерова А.О.1, Стрельникова Е.В.1
-
Учреждения:
- ФГБУН Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН
- ФГАУ НМИЦ нейрохирургии имени академика Н.Н. Бурденко Минздрава РФ
- Сколковский институт науки и технологий
- ФГБОУ ВО Российский технологический университет (МИРЭА)
- Национальный исследовательский институт “Высшая школа экономики”
- Выпуск: Том 49, № 4 (2023)
- Страницы: 30-40
- Раздел: Статьи
- URL: https://journals.rcsi.science/0131-1646/article/view/139836
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0131164623600052
- EDN: https://elibrary.ru/XAVGVT
- ID: 139836
Цитировать
Аннотация
Человеческая речь представляет собой сложную комбинацию звуков, слуховых событий. В настоящее время нет единого мнения о том, как происходит восприятие речи. Реагирует ли мозг на каждый звук в потоке речи отдельно или в звуковых рядах выделяются дискретные единицы, анализируемые мозгом как одно звуковое событие. В данном пилотном исследовании проанализированы ответы среднего мозга человека на простые звуки, комбинации простых тонов (“сложные” звуки) и лексические стимулы. Работа представляет собой описание единичных случаев, полученных в рамках интраоперационного мониторинга во время хирургического лечения опухоли глубинных срединно расположенных опухолей головного мозга или ствола мозга. В исследование включены данные регистрации потенциалов ближнего поля из среднего мозга у 6 пациентов (2 женщины, 4 мужчины). Были выделены S- и Е-комплексы, возникающие при начале и окончании звучания, а также S-комплексы, возникающие при смене структуры звука. Полученные данные позволяют предположить, что выделенные комплексы являются маркерами первичного кодирования звуковой информации и генерируются структурами нейронной сети, обеспечивающей восприятие и анализ речи.
Об авторах
Л. Б. Окнина
ФГБУН Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН
Автор, ответственный за переписку.
Email: leliia@yandex.ru
Россия, Москва
Е. Л. Машеров
ФГАУ НМИЦ нейрохирургии имени академика Н.Н. Бурденко Минздрава РФ
Email: leliia@yandex.ru
Россия, Москва
А. М. Ланге
Сколковский институт науки и технологий
Email: leliia@yandex.ru
Россия, Москва
А. А. Слезкин
ФГБУН Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН; ФГБОУ ВО Российский технологический университет (МИРЭА)
Email: leliia@yandex.ru
Россия, Москва; Россия, Москва
Я. О. Вологдина
ФГБУН Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН; ФГАУ НМИЦ нейрохирургии имени академика Н.Н. Бурденко Минздрава РФ
Email: leliia@yandex.ru
Россия, Москва; Россия, Москва
И. А. Зибер
Национальный исследовательский институт “Высшая школа экономики”
Email: leliia@yandex.ru
Россия, Москва
Г. В. Портнова
ФГБУН Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН
Email: leliia@yandex.ru
Россия, Москва
В. В. Подлепич
ФГАУ НМИЦ нейрохирургии имени академика Н.Н. Бурденко Минздрава РФ
Email: leliia@yandex.ru
Россия, Москва
Д. И. Пицхелаури
ФГАУ НМИЦ нейрохирургии имени академика Н.Н. Бурденко Минздрава РФ
Email: leliia@yandex.ru
Россия, Москва
А. О. Канцерова
ФГБУН Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН
Email: leliia@yandex.ru
Россия, Москва
Е. В. Стрельникова
ФГБУН Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН
Email: leliia@yandex.ru
Россия, Москва
Список литературы
- Renals S., Hain T. Speech Recognition / The Handbook of Computational Linguistics and Natural Language Processing // Eds. Clark A., Fox C., Lappin S. Blackwells, 2010. Chapter 12. P. 299.
- Attneave F., Olson R.K. Pitch as a medium: a new approach to psychophysical scaling // Am. J. Psychol. 1971. V. 84. № 2. P. 147.
- Boruta L., Peperkamp S., Crabbé B., Dupoux E. Testing the Robustness of Online Word Segmentation: Effects of Linguistic Diversity and Phonetic Variation / Proceedings of the 2nd Workshop on Cognitive Modeling and Computational Linguistics. Portland. Oregon. USA, 2011. P. 1.
- Boruta L. A note on the generation of allophonic rules [электронный ресурс]. RT-0401. 2011. inria-00559270v1.
- Kuhl P.K. Early language acquisition: Cracking the speech code // Nat. Rev. Neurosci. 2004. V. 5. № 11. P. 831.
- Shea C., Curtin S. Discovering the relationship between context and allophones in a second language: evidence for distribution-based learning // Stud. Second Lang. Acquis. 2010. V. 32. № 4. P. 581.
- Kazanina N., Phillips C., Idsardi W. The influence of meaning on the perception of speech sounds // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006. V. 103. № 30. P. 11381.
- Shahin K., Johnson K. Acoustic and Auditory Phonetics // Language. 1999. V. 75. № 4. P. 870.
- Micheyl C., Xiao L., Oxenham A.J. Characterizing the dependence of pure-tone frequency difference limens on frequency, duration, and level // Hear. Res. 2012. V. 292. № 1–2. P. 1.
- Oxenham A.J. How We Hear: The Perception and Neural Coding of Sound // Annu. Rev. Psychol. 2018. V. 69. № 1. P. 27.
- Lau B.K., Mehta A.H., Oxenham A.J. Superoptimal perceptual integration suggests a place-based representation of pitch at high frequencies // J. Neurosci. 2017. V. 37. № 37. P. 9013.
- Радионова Е.А. Опыты по физиологии слуха. Нейрофизиологические и психофизические исследования. СПб.: Ин-т физиологии им. И.П. Павлова, 2003. 256 с.
- Alavash M., Tune S., Obleser J. Modular reconfiguration of an auditory control brain network supports adaptive listening behavior // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2019. V. 116. № 2. P. 660.
- Столярова Э.И. Моделирование механизмов слуховой обработки речевых сигналов // Речевые технологии. 2010. № 2. С. 31.
- Hackett T.A., Barkat T.R., O’Brien B.M.J. et al. Linking topography to tonotopy in the mouse auditory thalamocortical circuit // J. Neurosci. 2011. V. 31. № 8. P. 2983.
- Guo W., Clause A.R., Barth-Maron A., Polley D.B. A Corticothalamic Circuit for Dynamic Switching between Feature Detection and Discrimination // Neuron. 2017. V. 95. № 1. P. 180.
- Moerel M., De Martino F., Formisano E. An anatomical and functional topography of human auditory cortical areas // Front. Neurosci. 2014. V. 8. P. 225.
- Herreras O. Local field potentials: Myths and misunderstandings // Front. Neural. Circuits. 2016. V. 10. P. 101.
- Nourski K.V., Steinschneider M., Rhone A.E. et al. Sound identification in human auditory cortex: Differential contribution of local field potentials and high gamma power as revealed by direct intracranial recordings // Brain Lang. 2015. V. 148. P. 37.
- Moses D.A., Mesgarani N., Leonard M.K., Chang E.F. Neural speech recognition: Continuous phoneme decoding using spatiotemporal representations of human cortical activity // J. Neural. Eng. 2016. V. 13. № 5. P. 056004.
- Частович Л.А. Физиология речи. Восприятие речи человеком. М.: “Книга по Требованию”, 2012. 386 с.
- Канцерова A.O., Окнина Л.Б. Пицхелаури Д.И. и др. Вызванные потенциалы среднего мозга, ассоциированные с началом и окончанием звучания простого тона // Физиология человека. 2022. Т. 48. № 3. С. 5. Kantserova A.O., Oknina L.B., Pitskhelauri D.I. et al. Evoked potentials of the midbrain associated with the beginning and end of a sound of a simple tone // Human Physiology. 2022. V. 48. № 3. P. 229.
- Tadel F., Baillet S., Mosher J.C. et al. Brainstorm: A user-friendly application for MEG/EEG analysis // Comput. Intell. Neurosci. 2011. V. 2011. P. 879716.
- Shen Y. Some Allophones Can Be Important // Language Learning. 1959. V. 9. № 1–2. P. 7.
- Richter C. Learning Allophones: What Input Is Necessary ? / Proceedings of the 42nd annual Boston University Conference on Language Development. United States. Boston (3–5 November 2017). Cascadilla Press, 2018. P. 659.
- Mitterer H., Reinisch E., McQueen J.M. Allophones, not phonemes in spoken-word recognition // J. Mem. Lang. 2018. V. 98. P. 77.
- Davis M.H., Sohoglu E., Peelle J.E., Carlyon R.P. Predictive top-down integration of prior knowledge during speech perception // J. Neurosci. 2012. V. 32. № 25. P. 8443.
- McClelland J.L., Elman J.L. The TRACE model of speech perception // Cogn. Psychol. 1986. V. 18. № 1. P. 1.
- Scott S.K., Johnsrude I.S. The neuroanatomical and functional organization of speech perception // Trends Neurosci. 2003. V. 26. № 2. P. 100.
- Poeppel D., Hickok G. The cortical organization of speech processing // Nat. Rev. Neurosci. 2007. V. 8. № 5. P. 393.
- Anwander A., Tittgemeyer M., Cramon D.Y. et al. Connectivity-based parcellation of Broca’s area // Cereb. Cortex. 2007. V. 17. № 4. P. 816.
- Frey S., Campbell J.S.W., Pike G.B., Petrides M. Dissociating the human language pathways with high angular resolution diffusion fiber tractography // J. Neurosci. 2008. V. 28. № 45. P. 11435.
Дополнительные файлы
![](/img/style/loading.gif)