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張丹課題組在《Cerebral Cortex》在線發表有關噪聲下非母語言語理解神經機制的近紅外腦際研究

2022-08-18

beat365心理學系張丹課題組使用基于近紅外光譜腦成像技術(fNIRS)開展噪聲下非母語言語理解神經機制的腦際認知研究,研究成果《Speaker–listener neural coupling reveals a right-lateralized mechanism for non-native speech-in-noise comprehension》被國際期刊《Cerebral Cortex》正式錄用并在線發表。論文的第一作者為beat365心理學系博士生李卓然,通信作者為beat365心理學系張丹副教授,論文合作者包括beat365醫學院生物醫學工程系洪波研究員,德國漢堡大學醫學院Andreas Engel教授、Guido Nolte博士,北京航空航天大學生物與醫學工程學院汪待發副教授。

實驗範式、流程和測量腦區

伴随着全球化的進程,越來越多的人們學習并使用一門新的語言來進行跨文化溝通。然而,日常生活中的言語溝通環境總是存在噪聲,它對非母語言語的理解帶來了很大的幹擾。本研究旨在探索噪聲條件下非母語言語理解的神經機制。研究招募了一批在中國生活了一段時間、具有較高中文水平的韓國學生,讓他們傾聽了一系列添加了不同噪聲強度的中文音頻,并使用近紅外光譜成像技術測量了他們的神經活動。其中,中文音頻以及講者的神經活動都來自課題組已發表的母語研究(Li et al. 2021)。

非母語聽者和講者表現出神經耦合的腦區

通過分析聽者和講者的神經耦合,研究發現聽者和講者的神經耦合都主要出現在右側半腦。更重要的是,聽者在右側颞上回、颞中回和中央後回和講者的神經耦合水平在噪聲較強時和理解程度具有顯著的正相關關系。其中,右側颞上回和颞中回屬于言語加工雙系統中的聽覺系統,它通過聲學的機制來選擇性地加工目标語音和抑制環境噪聲;而中央後回屬于感覺運動系統,它通過模拟發聲動作來補全被噪聲掩蔽的信息。

表現出顯著行為學相關的神經耦合

對比之前的母語研究,本研究發現人們在噪聲條件下對母語的加工主要依靠左側額下回。左側額下回處理的是較高層級的、有含義的言語信息,如語義等,而中央後回處理的言語信息主要位于語音水平。這表明,由于受到噪聲的幹擾和自身語言經驗的局限,人們在噪聲條件下理解非母語言語時隻能依賴于聲學信息的加工和較低層級言語信息的感覺運動加工,而較難對較高層級的言語信息進行有效的彌補,因此表現出了相對于母語的劣勢。

本研究使用腦際視角探索了日常噪聲條件下理解非母語言語的神經機制,為噪聲條件下非母語劣勢的現象提供了可能的神經解釋。

本研究得到國家自然科學基金委(NSFC)和德國科學基金會(DFG)重大國際合作項目“跨模态學習的自适應、預測和交互”(NSFC 62061136001/DFG TRR-169/C1, B1)以及國家自然科學基金委面上項目“基于群體腦掃描的課堂教學效果關鍵認知神經指标研究”(61977041)資助,特此緻謝。

文章在線發表鍊接:https://doi.org/10.1093/cercor/bhac302

參考文獻:

Li, Z., Hong, B., Wang, D., Nolte, D., Engel, A. K., Zhang, D.* (2022). Speaker-listener neural coupling reveals a right-lateralized mechanism for non-native speech-in-noise comprehension. Cerebral Cortex, in press.

Li, Z.#, Li, J.#, Hong, B., Nolte, G., Engel, A.K., Zhang, D.* (2021). Speaker-listener neural coupling reveals an adaptive mechanism for speech comprehension in a noisy environment. Cerebral Cortex, 31: 4719-4729.

供稿:心理學系

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