CMMM 计算和数学方法在医学 1748 - 6718 1748 - 670 x Hindawi出版公司 10.1155 / 2014/961563 961563年 研究文章 语调的影响在ERP库存没有焦点注意:一个跨语言的研究 郑 作为 1、2 彭 帮派 3、4、5 陈 Jian-Yong 6 张 就 3、4 Minett 詹姆斯·W。 2、3 王 威廉S-Y。 2、3 Cattani 卡洛 1 软件工程学院 深圳信息技术学院 深圳518172年 中国 sziit.com.cn 2 电子工程系 香港中文大学 沙田 香港 cuhk.edu.hk 3 CUHK-PKU-UST联合研究中心的语言和人类的复杂性 香港中文大学 香港 cuhk.edu.hk 4 语言学及现代语言系 香港中文大学 香港 cuhk.edu.hk 5 深圳先进技术研究院 中国科学院 深圳518055年 中国 cas.cn 6 计算机科学与技术 深圳大学 深圳518060年 中国 szu.edu.cn 2014年 28 8 2014年 2014年 17 06 2014年 15 07年 2014年 28 8 2014年 2014年 版权©2014作为郑et al。 这是一个开放的文章在知识共享归属许可下发布的,它允许无限制的使用,分布和繁殖在任何媒介,提供最初的工作是正确的引用。

本研究调查库存对大脑活动基本音调的影响没有焦点的关注。我们发现across-category刺激的电生理反应都要比其他种类刺激当螺距轮廓叠加在nonspeech刺激;然而,没有电生理响应差异与言语刺激类别状态有关。此外,这类影响nonspeech广东话的刺激更强。以前的和现在的研究结果使我们得出这样的结论:大脑活动相同的母语词汇语气对比调制演讲者的语言经验不仅活跃语音处理,还在自动功能检测没有焦点的关注。在焦点关注的条件相比,语音处理言语刺激更强,功能检测(音高轮廓在这项研究)没有焦点关注的语言背景优越相对常规的刺激,也就是说,nonspeech刺激。结果表明广东话听众比普通话听众在密度自动检测沥青的特性,因为广东话语气系统。

 1。介绍

音高知觉对语调语言非常重要,利用音高模式来区分词义。为例,用普通话声调语言,相同的节段音节/马/意味着“母亲”当产生高水平的基音轮廓,但意味着“麻”当生产高上升的基音轮廓( 1]。语调语言通常有不同的语气库存。例如,汉语有四个词汇音调;广东话,另一种声调语言,有六个词汇音调。语言背景不仅影响球的知觉在演讲 2, 3),但也概括nonspeech处理特定刺激和任务条件下( 3, 4]。最近,许多努力都致力于对音高知觉学习的神经基础语言影响在不同条件下对刺激和任务的类型。电生理信号,反映神经活动参与各级认知过程,广泛用于探索大脑如何处理语言,例如,在长期记忆痕迹水平( 5),在语义记忆水平( 6),和句法语法水平 7),等等。

音调信号传送到大脑皮层前水平,音调的频率响应(FFR)后脑干的音高的外语方面被证明是敏感轮廓而不是特定于演讲( 8]。记录FFR脑干,主题不需要注意刺激。此外,信息检索的词项没有完全。因此,脑干反应沥青轮廓由语音不不同于那些由nonspeech声音( 9]。另一方面,当受试者注意传入的刺激,词条的信息得到充分处理。因此,音高不同的演讲和nonspeech [ 8]。例如,脑成像数据发现不同的大脑区域,以应对音调语言(pseudoword)和非语言行为轮廓叠加在(哼)航空公司 10]。这个大脑成像发现符合行为结果( 11),这表明选择性增强沥青在母语言语上下文声调语言歧视。这种增强可能导致从语音处理,可以被一个末积极与事件相关电位(ERP)组件,P300,通常记录的焦点关注 12, 13]。

球场上的语音处理轮廓是调查研究( 132)通过一个 × 2 × 2设计类别状态(在与across-category),上下文类型(演讲与nonspeech)和基调库存(普通话和粤语)。在这项研究中,从across-category刺激P300的增强幅度更明显的演讲比nonspeech刺激刺激。更有趣的是,这种选择性增强沥青歧视的言论环境统计上显著的广东话但不是说普通话。作者认为这一发现的影响不同的基调在两个语言系统库存。普通话声调往往互相产生明显,允许说普通话很容易区分他们。另一方面,广东话的语气系统是听觉上的密度比普通话和有很大的重叠粤语声调音高高度和斜率。密集的语气系统可能需要做出了更精确的区分的广东话距高度和斜率为了区分某些比说普通话的音调。

虽然研究不同条件下涉及类别状态和上下文类型相比,它没有比较不同程度的关注。因此,目前尚不清楚观察组差异源于明确的类别信息(词汇项目区分音调轮廓),这通常需要重点关注在线判断,或者从自动功能检测可以做到即使没有焦点的关注。在古怪的范式中,重复的大脑必须形成一个表示听觉刺激之前发生的异常刺激,无论关注( 14]。然而,根据状态(没有或存在)的受试者的焦点关注,古怪的范例会引起不同的ERP成分,索引独特的大脑处理阶段。P300,指数语音处理,与受试者的焦点往往是引起关注。另一方面,其他ERP组件(例如,MMN、不匹配组件( 15),引起没有主题的关注,可能索引自动功能检测。

在目前的实验中,我们检查本机普通话和广东话受试者的电生理反应相同的演讲和nonspeech色调刺激那些用于( 13]。受试者被要求忽视这些刺激的古怪的范例。具体地说,将研究三个问题:(1)across-category越轨的自动检测是否更容易比一类中越轨,(2)是否大脑反应的差异之间存在这两种类型的偏差者不同的演讲和nonspeech上下文,和(3)广东话和普通话使用者是否在同一组执行不同的刺激。

 2。材料和方法 2.1。参与者

15本机说普通话(7 F;年龄:22.7 ± 2.2)和15以香港粤语为母语(7 F;年龄:21.6 ± 2.2),听力正常,没有报道神经系统疾病史,是支付给参加实验。所有受试者右手大学生。在七岁之前,没有主题的两组学过另一组的第一语言或接受音乐训练。从调查获得批准进行实验和行为研究香港中文大学的伦理委员会。

 2.2。刺激

这项研究包括两套刺激,语音音节/我/和nonspeech复杂的语气。每组包括三个刺激来自连续的十一个刺激,也就是说,一个类里的1号(刺激),一个标准(图4),和一个across-category越轨(7号)。

十一个言语刺激,每个时间500毫秒,从语气合成1个音节/我/说汉语母语者的轮廓操纵如图 1(一)。端点的球场连续形成双线性近似的高级(1)语气和音调上升(语气2)在广东话和普通话。类别边界确定的基础上,识别测试,和合成的自然等级刺激获得普通话和广东话是可比的 3, 13]。十一个额外nonspeech刺激合成了一个复杂的轮廓大小相同(见波)音调的言语刺激。响度的两套刺激相当的强度信封两套刺激密切匹配。

轮廓的刺激,1号一类中越轨,4号标准,和7号across-category越轨(a)。erp标准(平均在两个语言组织和两种类型的上下文),偏差者(平均在两个语言组,两种类型的上下文,和两种类型的偏差者),以及偏差者之间的差异波和标准Fz (b)。早期的地形分布不匹配组件(250 - 350 ms)和晚期不匹配组件女士(500 - 700)(c)。

 2.3。过程

刺激(图 1(一))提出了一个古怪的范例。1200次试验的每个刺激组(80%标准10%,每种类型的异常;500 ms interstimulus间隔,pseudorandomized ISI),至少有两个标准前异常的。两套刺激(即。,speech and nonspeech) were presented in counterbalanced order. All stimuli were presented binaurally to subjects via a pair of E·A·RTone 3A insert earphones. Subjects sat in an acoustically shielded booth and were instructed to watch a self-selected muted movie with subtitles while ignoring the sound stimuli. Throughout the experiment, electroencephalographic data were recorded using a 32-channel ActiveTwo Biosemi EEG system. Fp1, Fp2, and two additional channels attached near the outer canthus of each eye were used to monitor artifacts due to eye activities. Moreover, two additional channels attached at each mastoid were used as references. The recordings were digitized at a rate of 1024 Hz.

EEG记录后,行为相同/不同 歧视后续测试的刺激对1 - 4,4 - 1、4 - 7、7 - 4在上下文进行确认这些刺激的分类地位。在这个任务中,受试者被要求辨别是否一对刺激(500 ms ISI)相同或不按3 s内的两个按钮。七个重复每一对都呈现给受试者在不同的块。结果从一个额外的实践块被排除在分析之外。

 2.4。数据分析

每个比较单元组成的所有试验四种类型的比较(AB, BA, AA和BB)。歧视的响应( D以下)为每个单位被定义为百分比的比较正确的反应从相同和不同的双(参见[ 16, 17])。

脑电图记录是对average-mastoid re-referenced离线,和0.5 -30 Hz带通是过滤。erp是900 ms在持续时间100毫秒prestimulus基线来自每个条件和每个主题。从平均试验与眼部工件被排除在外。组件不匹配(MC)减去ERP的标准的每种类型的异常的。两个消极成分测定的最大消极grand-averaged差异波在所有实验条件(见图 1 (b))。八额中央electrodes-F3 Fz, F4, C3, C4、Cz, FC1, FC2-were选择根据兴趣和证实了该地区的地形分布地图(见图 1 (c))。颞电极的erp (FC5、FC6 T7、T8)身体太虚弱,不能得到任何显著的影响。因此,没有进一步的分析应用。MC早期和晚期MC,宽60和100女士,女士都集中在个别峰值负变位窗口内从grand-averaged差异波女士在200 - 350和400 - 700 ms,分别。

三方混合设计重复测量方差分析(MANOVA)进行行为和电生理反应。试两个因素是 上下文(演讲与nonspeech) 类别(across-category与种类)。一个主题之间的因素是 语言(普通话和粤语)。因变量的行为反应 D在ERP,而因变量平均振幅和峰值延迟从早期和晚期MC,分别。

的 P 事后的值 t 测试都是纠正为多个比较合适的地方。在所有测试的意义 P < 0.05 后修正。

 3所示。结果 3.1。行为数据

只有一个显著的主效应 类别(图 2), F(28)= 45.557, P < 0.0 01 ,这表明,歧视对4 - 7 ( D = 0.828 ± 0.013 )是容易对1 - 4 ( D = 0.686 ± 0.018 )。

歧视的反应 D 为粤语普通话(a)和(b)。

广东话

普通话

 3.2。电生理数据 3.2.1之上。早期组件不匹配

MANOVA并未透露任何显著的影响平均振幅(图 3(一个));但有意义 类别× 上下文相互影响的峰值延迟(图 3 (b)), F(28)= 4.551, P < 0.0 5 。没有其他影响意义。交互影响峰值延迟表明across-category和一类中偏差者被发现有不同程度的困难(如综述( 15]),这取决于上下文(载体)。

不匹配组件(MC)平均超过8电极从广东话和普通话的参与者。早期的平均振幅MC (eMC) (a),早期MC的峰值延迟(b),后期的平均振幅MC (c),和晚高峰延迟MC (lMC) (d)。

 3.2.2。晚不匹配组件

没有任何重大影响峰值延迟(图 3 (d)),但只有一个意义 类别× 上下文相互影响的平均振幅(图 3 (c)) F(28)= 6.803, P < 0.0 5 。此外,事后分析揭示了一个重要的 类别从across-category effect-larger电生理反应偏差者比一类中偏差者从广东话引起nonspeech刺激 F(14)= 6.87, P < 0.0 5 。

 4所示。讨论 4.1。行为数据

后续测试行为任务显示歧视across-category一对比这更容易的种类对,不管上下文或语言背景的类型。这个结果验证的选择across-category越轨(7号)和一类中越轨(1)相对于标准刺激(4号)的电生理记录是适当的。

 4.2。早期组件不匹配

早期的MC显示类别之间的相互影响的峰值延迟状态和上下文类型。这可能反映了across-category和一类中偏差者发现有不同程度的困难(如了( 15]),进一步取决于上下文(载体)。然而,由于没有得到其他影响事后分析,这里不详细讨论了。与其他研究[ 18, 19),本研究没有获得主类别效应早在时间窗口没有焦点的关注。缺乏一个主要类别效应可能是由于使用更小的物理距离(9 Hz)比其他研究[ 18, 19),经常使用一个更大的距离(超过30 Hz)之间的偏差者和标准。虽然在积极处理,9赫兹是足以引起的距离分类效果由于明确的类别信息的便利,这么小的距离不可能引起一个健壮的类别效应早在这个时间窗口在被动处理。这将是值得研究的关系明显歧视之间的分类知觉距离和没有焦点注意在未来的调查。

 4.3。晚不匹配组件 4.3.1。分类效果

在后期时间窗口,across-category越轨抒发MC比一类中越轨nonspeech上下文中。这表明,声调的类别效应可能存在,即使没有焦点的关注,尽管在更晚的时间比典型的MMN [ 15]。没有类别效应在演讲背景下可能是由于不同的光谱结构之间的演讲和nonspeech上下文(详见[ 16])。语气知觉主要依赖于知觉的轮廓,可以获得的信息从谐波结构。nonspeech上下文的谐波结构更简单,更常规的语言上下文。因此,范畴效应可能在nonspeech上下文没有焦点注意在目前的研究。缺乏分类效果的另一个可能的解释言语听觉皮层的激活上下文,不匹配的神经发生器组件,由视觉刺激的知觉,抑制电影和字幕( 20.]。此外,一项研究报道,神经活动在颞区却降低了受试者参加视觉和听觉刺激( 21]。虽然受试者参加了字幕在语音和nonspeech条件,很可能从字幕语言的干扰更大的语言环境比nonspeech上下文。

MC后期报道反映MMN发电机和记忆痕迹形成的总和格式塔基地( 22),并观察到的变化而在无人值守演讲或nonspeech刺激( 23),从新生婴儿 23, 24,孩子们 22, 23),和成人( 25]。有人建议,MC,经典的MMN一样,是一个重要的工具在研究言语知觉和学习( 23]。这么晚MC可能不是与感官或注意力处理声音的差异,但反映了高阶,认知,尽管没有明确意识到处理声音的差异( 26]。然而,已故的消极并不总是在所有被动古怪的研究发现和研究,部分原因是三军情报局太短引起组件在一些早期的研究(例如, 23])。在目前的研究中,偏差者和标准之间的物理距离很小,后期MC可能是一个更可靠的指标类别的效果,这优点更多的研究进一步探讨MC后期的功能。

 4.3.2。语言的影响

事后测试显示,分类效果从nonspeech上下文只是出现在广东话的电生理反应。没有影响到意义说普通话的反应。这个结果与假设一致提议在前面研究[ 13),广东话必须做出了更精确的区分音高知觉的高度和斜率比说普通话以歧视更多的人口分布的音调。。最近一项研究比较了ERP之间的听觉螺距反馈相关普通话和广东话也表明,广东话可能需要更高调感知能力比说普通话语调歧视由于其密度比汉语语气库存[ 27]。

 4.3.3。语境效应

没有证据的分类效果演讲上下文没有焦点注意在当下研究。相比之下,焦点关注,分类效果更强的演讲背景比nonspeech背景( 13]。在皮层下部水平听觉信号尚未传送到大脑皮层,没有上下文效应音高知觉( 9]。在皮层水平语音处理焦点关注,P300达到意义的语境效应索引( 13]。中间阶段,也就是说,当听觉信号到达大脑皮层水平但没有焦点关注,上下文的影响仍存在争议([ 18, 28)和( 29日])。使用相同的实验范式和刺激,从目前的研究结果补充早期发现( 13)通过调查音高知觉没有焦点的关注。目前的研究表明,广东话比普通话扬声器自动功能检测。这样更好的性能在特征检测可能有助于广东话的P300 CP的效果。因此,更好的语音加工能力可能不是唯一理由解释P300 CP效应( 13]。然而,从目前的研究结果,这表明更大的CP影响广东话比普通话的人即使没有焦点的关注,也可能由于密集的粤语色调库存。

 利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

 确认

作者感谢曼森方周和林的帮助收集实验数据。实验是在香港中文大学进行的数据分析进行了深圳信息职业技术学院,深圳,中国。这部分工作是支持由中国国家自然科学基金(国家自然科学基金委:11074267、61135003和61170283),香港研究资助委员会(平:455911)、国家高技术研究发展计划(863计划)资助下的中国2013 aa01a212,教育部新世纪优秀人才支持计划在格兰特ncet - 12 - 0649,和深圳科技计划资助下JCYJ20120613102750045 JCYJ20120615100614529。

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