2018年5月18日，北京大學(xué)心理與認(rèn)知科學(xué)學(xué)院羅歡研究員課題組與浙江大學(xué)丁鼐教授課題組合作的研究“Prior Knowledge Guides Speech Segregation in Human Auditory Cortex ”發(fā)表于Cerebral Cortex雜志。該研究揭示了先驗(yàn)知識(shí)如何幫助人類區(qū)分多重語(yǔ)音流。羅歡課題組的博士研究生王原野和丁鼐課題組博士研究生張劍鋒為本研究的共同第一作者，羅歡研究員和丁鼐教授為共同通訊作者。
雞尾酒會(huì)效應(yīng)是聽(tīng)覺(jué)領(lǐng)域的一個(gè)經(jīng)典現(xiàn)象。當(dāng)人們身處喧囂的酒會(huì)現(xiàn)場(chǎng)，依然可以分辨出是否有人在呼喚自己的名字。這種將多重語(yǔ)音流分離開(kāi)來(lái)的過(guò)程通常被認(rèn)為需要兩種線索，即自上而下的線索和自下而上的線索。自下而上的線索包括語(yǔ)音流中不同的音調(diào)，音色等。這一部分已經(jīng)被充分研究過(guò)，并且得到了相對(duì)穩(wěn)定一致的結(jié)論。而自上而下的線索，比如先驗(yàn)知識(shí)，則仍缺乏足夠的實(shí)證證據(jù)。本研究就試圖探究先驗(yàn)知識(shí)對(duì)于多重語(yǔ)音分離的作用。在實(shí)驗(yàn)中，為了能夠充分排除自下而上的線索，本研究選取同一位女性朗讀的不同的故事A和故事B并將其分割成多個(gè)片段，通過(guò)將這兩種刺激在同一聲道中疊加起來(lái)作為混合語(yǔ)音。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，混合語(yǔ)音中需要被注意的刺激先播放2秒。實(shí)驗(yàn)分為兩種條件：?jiǎn)?dòng)組和非啟動(dòng)組。啟動(dòng)組中被試首先被呈現(xiàn)一次需要注意的語(yǔ)音，即具有了關(guān)于需要注意語(yǔ)音的先驗(yàn)圖式，接下來(lái)再收聽(tīng)混合語(yǔ)音。非啟動(dòng)組中被試則直接收聽(tīng)混合語(yǔ)音。被試的任務(wù)在兩組中是一致的，即判斷需要注意的語(yǔ)音中是否存在1.5秒的空白（圖1）。本研究采用腦磁圖（magnetoencephalogram, MEG）技術(shù)考察了十六名健康被試的樣本，試圖探究大腦如何利用先驗(yàn)知識(shí)來(lái)區(qū)分多重語(yǔ)音流。
圖1.實(shí)驗(yàn)任務(wù)流程。
通過(guò)神經(jīng)解碼（neural decoding） 計(jì)算，本研究得到的結(jié)果顯示，無(wú)論被試是否具有需要被注意的刺激語(yǔ)音的先驗(yàn)知識(shí)，大腦都會(huì)較好的追蹤處理需要被注意的刺激。然而在有先驗(yàn)知識(shí)的情況下，大腦對(duì)于不需要被注意的語(yǔ)音刺激的追蹤會(huì)顯著變?nèi)?。即大腦會(huì)通過(guò)壓制對(duì)于非注意刺激的加工來(lái)更好的區(qū)分兩種刺激。
接下來(lái)本研究通過(guò)時(shí)間響應(yīng)函數(shù)（temporal response function, TRF）和溯源分析（source localization）的計(jì)算得到這一過(guò)程主要發(fā)生在聽(tīng)覺(jué)皮層，并且從混合刺激出現(xiàn)的 100ms就開(kāi)始了，全過(guò)程持續(xù)約600ms，且僅發(fā)生在1-8hz的低頻頻段。
綜上腦成像研究的結(jié)果表明，人類通過(guò)先驗(yàn)知識(shí)來(lái)區(qū)分多重語(yǔ)音流的過(guò)程主要發(fā)生在聽(tīng)皮層，并且于早期便開(kāi)始，一直持續(xù)600ms左右。這一過(guò)程主要是通過(guò)抑制對(duì)于非注意語(yǔ)音刺激的加工來(lái)完成。這為理解自上而下的線索對(duì)于雞尾酒會(huì)效應(yīng)的影響提供了重要的實(shí)證證據(jù)，也為聽(tīng)皮層的功能探索提供了新的線索。
本研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目的資助。
Wang, Y. , Zhang, J. , Zou, J. , Luo, H. , & Ding, N. . (2018). Prior knowledge guides speech segregation in human auditory cortex. Cerebral Cortex.
2019-11-20