人类和哺乳类动物能够利用听觉反馈对基频和声强进行声学补偿调控,以保持发声运动的稳定,但听觉-发声中枢神经系统参与这一运动的神经机制还尚不清楚。申请人已证实听觉反馈在复杂发声条件下的声学补偿调控作用,并据此提出听觉反馈调控发声运动的神经活动与行为模式存在关联且与受试人群密切相关。本项目拟利用听觉反馈扰动方法,结合生物声学与脑电/事件相关电位技术,以正常人和帕金森氏病患者为对象,构建发声运动中基于语言、音乐和病理等因素的声学行为模式和神经响应模式,阐释中枢神经系统在早期认知阶段处理听觉反馈信息的时域特征,明确听觉反馈调控发声运动中反射性声学补偿响应与皮质层听觉诱发电位的内在关联。该研究旨在提供中枢神经系统参与声学补偿调控的皮质层活动证据,揭示在正常与病理条件下听觉-发声神经网络利用听觉反馈调控发声运动的规律,为神经性语言障碍的康复治疗提供理论依据和奠定技术基础。
auditory feedback;speech motor;event-related potential;;
本项目利用基于听觉反馈扰动的声学方法和事件相关电位的神经生理学方法,以不同背景的正常人群和患有神经系统疾病的病人为研究对象,围绕中枢神经系统利用听觉反馈对发声运动进行调控的机制进行了一系列行为学和神经生理学研究。本项目主要开展了三个方面的研究工作1)听觉-发声系统的发育和老化对发声运动调控的作用机制。研究结果表明,学龄儿童主要依靠听觉反馈对发声运动进行调控,而成年人则主要依靠前馈机制来对言语运动进行调控。随着年龄增长引起的脑功能老化,成年人的前馈调控功能受到了削弱,从而不得不重新主要依靠听觉反馈来对发声运动进行调控。针对帕金森氏病患者的研究进一步证实了这一发现,即前馈机制的神经回路受到破会使得对听觉反馈的依赖性升高,从而导致发声运动控制的障碍。2)听觉中枢区分自我发声和外界声音的皮层抑制与增强转换机制。研究发现,听觉刺激的时间可预测性与皮层的抑制活动密切相关,并且听觉刺激在时间上不可预测时,皮层的活动不再受到抑制反而会增强。同时,发声过程中听觉系统对听觉刺激的处理与刺激的声学特性有关,即感知为自我发声的正常变动时皮层的活动会增强,而当刺激被认为是环境噪声时皮层的活动则会受到抑制。3)不同语言背景下听觉-发声运动系统的神经可塑性。研究发现,不同声调语言(粤语和普通话)的受试者利用听觉反馈对发声运动进行调控的声学和神经生理学表现存在显著差异,并且这种差异是由两种语言不同的声调系统特性所导致的。这说明在经过长期的语言学习之后,听觉-发声系统对发声运动的调控可以形成神经可塑性,这为言语感知和言语运动之间的整合机制提供了新的研究思路。本项目的上述研究成果,共发表SCI论文10篇,录用待发表SCI1篇,发表在Brain and Language、PLoS ONE、Clinical Neurophysiology等国际权威杂志上,并获得另一项国家自然科学基金面上项目的资助。综上所述,本项目的各项研究内容顺利完成,实现了预期的研究目标。本项目的研究结果揭示了正常和病理条件下中枢神经系统利用听觉反馈调控发声运动的机制,为神经性言语障碍的康复治疗提供了理论依据。