用跨语言方式研究感觉智能在注意前阶段对抽象听觉规则的提取

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在日常的听觉环境中,我们会面对很多不同的声音,声音的各种声学特征彼此重叠,还混杂了很多噪声。虽然听觉信号如此混乱,大脑仍能够自动地分析听觉输入,提取共享于不同声音间不变的特征或规律,甚至预测下一个可能的事件。这些感知的完成依赖于感觉智能(sensory intelligence),发生在低级感觉加工阶段,甚至不需要注意的参与。感觉智能为更高级的认知过程提供了基础,例如语音理解。语音作为人类交流的重要工具,携带了大量的信息,拥有很大的可变性。尽管如此,有些特征是共享于动态的语音之间而保持不变,被称为语音中的抽象听觉规则(abstract auditory rule)。之前的研究表明,在语音感知过程中存在一种感觉智能,能够在注意前阶段从复杂的语音流中提取抽象的听觉规则。这种感觉智能保证了语音的交流,并且节省了有限的注意资源。很多跨语言研究展示了经验依赖的语音加工策略。语言经验会塑造听觉系统对语言相关特征的加工,这种改变甚至发生在脑干水平。然而,用于提取语音中抽象听觉规则的感觉智能,究竟是先天存在的,还是依赖于后天语言经验所形成,这个问题还不清楚。  为了回答这个问题,本研究使用了450个汉语普通话单音节作为声音刺激构成了一个复杂的语音流。在这个语音流中,虽然声音的声学特征,如基频值、共振峰、时长和响度都在随机变化,但是声音总是拥有一声调,这构成了一个抽象听觉规则。偶尔会有二声调、三声调或者四声调的音节随机出现打破这一规则。将这个复杂的语音流呈现给20位母语为汉语普通话的汉语受试者和20位母语为非声调语言的外语受试者。结果发现,两组受试者中都可以诱发出失匹配负波(mismatch negativity,MMN),说明大脑在注意前阶段检测到语音流中抽象听觉规则的违背。但是汉语受试者的MMN的潜伏期显著短于外语受试者的MMN的潜伏期。此外,在汉语受试者中,不同声调诱发的MMN潜伏期有显著差异,且潜伏期与行为学中识别点有显著的正相关性。在外语受试者中,不同MMN潜伏期没有显著性差异。在两组受试者中,偏差音节比标准音节诱发了更强的theta活动。但是,汉语受试者比外语受试者展现了更强的右侧听皮层的beta活动,这可能反映了在注意前提取声调相关抽象规则的不同机制。这些发现表明,从语音信号中自动提取抽象听觉规则的感觉智能是先天的,但是受到后天语言经验的塑造。感觉智能的先天性和可塑性,为复杂的语言环境中高级语言理解提供了基础。
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