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2024

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大脑中的机制帮助我们在人群中辨别言语


近日,《公共科学图书馆-生物学》发布的一项研究,对于当我们在一个嘈杂、拥挤的房间里时,大脑是如何跟踪对话的,给与了一个很好的解释。这一发现可能会改善助听器功能。

美国哥伦比亚大学的Vinay Raghavan说,语音感知的一般概念是,只有你关注的人的声音才会被大脑处理。“但我的看法是,当有人在拥挤的地方大喊大叫时,我们不会忽视它,因为我们专注于与我们交谈的人,但我们仍然会听到它。”

为了更好地了解我们是如何处理多种声音的,Raghavan和同事在7个人的大脑中植入了电极,以监测他们在接受癫痫手术时的器官活动。参与者在整个手术过程中都是清醒的,他们听了一段30分钟的两种声音的音频片段。

在半小时内,参与者被反复要求在两个声音之间转换注意力,其中一个声音属于男性,另一个声音则属于女性。两个声音的音量基本相同,但在音频片段的不同点上,一个声音比另一个声音大,以此模拟拥挤空间中背景对话音量的变化。

然后,该团队利用这些大脑活动数据建立了一个模型,该模型预测了大脑如何处理更安静和更响亮的声音,以及根据参与者被要求关注的声音会有什么不同。

研究人员发现,即使参与者被告知不要把注意力集中在更大的声音上,两种声音中的较大声音也是由初级听觉皮层和次级听觉皮层编码的,初级听觉皮层被认为负责有意识地感知声音,而次级听觉皮层负责更复杂的声音处理。

“这是第一项使用神经科学表明,大脑确实对你没有注意到的语音进行了编码的研究。”Raghavan说,“它打开了一扇门,让我们了解大脑如何处理你没有注意到的事情。”

研究人员发现,如果他们要求参与者专注于较安静的声音,那么这种声音只会在大脑的初级和次级皮质中被处理。然后,与参与者被要求专注于更大的声音时相比,大脑将这个声音作为语音处理的时间要长95毫秒。

“研究结果表明,当背景对话正在进行时,大脑可能会使用不同的机制来编码和表示这两种不同的声音。”Raghavan说。

“如果我们能制造一种助听器,告诉你在关注谁,那么我们就可以只调大那个人的声音。”Raghavan说,通过瞄准用来感知更安静声音的机制,助听器可以变得更有效。

研究小组计划用侵入性较小的方法重复这个实验,记录大脑中的音频处理过程。“理想情况下,我们不想在你的大脑中植入什么东西来获得足够的大脑记录来解码你的注意力。”Raghavan说。