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陆灵犀副研究员与北大合作者在Cerebral Cortex发表论文揭示古诗言语想象的神经机制

时间:2023-02-01 阅读次数:

在外部刺激缺失的情况下,人们能够在大脑中主动地想象出言语,例如能够在脑内默诵诗歌,这种生动的内部体验被称为言语表象(speech imagery)。那么,大脑是如何产生言语表象的?想象言语的神经加工过程与言语感知之间存在怎样的关系?目前这些问题还并不清楚。

2022年12月,神经科学杂志Cerebral Cortex在线发表了华体会体 语言认知科学学科创新引智基地陆灵犀副研究员与北京大学磁共振成像研究中心高家红教授合作发表的研究论文“Common and distinct neural representations of imagined and perceived speech”,揭示了言语想象的神经机制。

本研究招募了30名中文母语者被试,指导被试进行想象古诗(言语想象条件)和听古诗(言语感知条件)的任务,并使用fMRI技术记录大脑活动(图1)。言语想象通常细分为想象“听”和想象“说”两种过程,为了与真正听到言语刺激的感知过程进行直接对比,实验中指导语要求被试进行想象“听”的任务,所想象的嗓音即为在言语感知条件下听到的男性嗓音。言语材料为中国古诗的五言绝句。


图1,A:通过视觉线索提示真正听到或想象听到三首不同的古诗。B:实验进行言语想象、言语感知和静息态三个条件共六个run的连续扫描。


研究发现,在被试想象听古诗和真正听古诗时,均激活了双侧颞上回(STG)的部分区域及补充运动区(SMA)。在进行连续言语的内部构建过程中,即使并没有出现真正的听觉刺激,次级听皮层区域也通过大脑“自上而下”的方式被激活。此外,左侧额上回(IFG)的Broca区在imagery-perception的对比中被显著激活,说明即使是在想象“听”到言语而非“说”言语时,运动语言区仍然参与了言语想象过程。IFG和STG的激活程度还与被试自我报告的想象生动程度存在潜在的关联。这一研究成果使用更贴近日常生活的连续言语(中国古诗)作为材料,为言语想象的神经机制提供了重要的实证证据。



图3,言语想象与言语感知的脑区激活异同。


论文第一作者是华体会体 语言认知科学学科创新引智基地陆灵犀副研究员,通讯作者是北京大学磁共振成像研究中心高家红教授,韩美贞、邹广源和郑丽为研究做出了重要贡献,该研究得到国家自然科学基金、科技创新2030重大项目等支持。本研究也是陆灵犀及高家红教授团队使用跨模态方法进行言语表象神经机制研究的一部分,前期工作使用了脑磁图(MEG)及颅内脑电图(iEEG)方法探索言语想象的动态神经表征,前期成果已发表于eLife和Neuroimage期刊。


论文:


Lu, L., Han, M., Zou, G., Zheng, L., Gao, J.-H. (2022) Common and distinct neural representations of imagined and perceived speech. Cerebral Cortex. bhac519. https://doi.org/10.1093/cercor/bhac519

前期成果:

Lu, L., Sheng, J., Liu, Z. & Gao, J.-H. (2021) Neural representations of imagined speech revealed by frequency-tagged magnetoencephalography responses. NeuroImage, 229: 117724.

Lu, L., Wang, Q., Sheng, J., Liu, Z., Qin, L., Li, L., Gao J.-H. (2019) Neural tracking of speech mental imagery during rhythmic inner counting. eLife, 8, e48971.





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