【声学小常识】动物大脑中或存在天然的噪声消除回路

在一项新的研究中,来自美国杜克大学医学院的研究人员通过开展一系列艰难的实验,发现为了确保小鼠听到猫接近的声音而不是听到自己的脚步声,小鼠大脑拥有一种内置的噪声消除回路。这是从大脑的运动皮层到听觉皮层的直接连接,从本质上说,“我们如今正在跑步,但不会注意到我们自己的脚步声。”论文通信作者、杜克大学医学院神经生物学教授Richard Mooney说,“这种噪声消除过程的特殊之处在于大脑学会关闭对可预测的自发声音作出的反应。你能够观察到这些反应的消失与时间和经验存在着函数关系。”

这种大脑回路与降噪耳机的工作方式不同,但是它们的结果是相类似的。降噪耳机监听听众周围的环境噪音,然后产生声音,这些声音是这些噪音声波的镜像,从而取消这些噪音。类似地,大脑的听觉皮层直接从运动皮层接收信号,该信号告诉它的抑制神经元选择性地抵消它所学到的来自一种特定运动的声音。

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【声学小常识】噪声虽大听话依旧

本周在线发表于《自然—通讯》的两篇论文提出,人们能借助听觉皮层的快速动态变化,在嘈杂的环境中辨认出语句。在嘈杂的房间中专注倾听一场对话的能力被称为鸡尾酒会效应。其中一支团队发现,当词语中的某些部分被噪音掩盖时,听觉中枢的一个区域能实时补充缺失的音节。另一支团队发现,在先前接触过这些语句的情况下,听觉中枢的快速变化能让人们理解噪音环境下原本完全无法听清的词语和句子。美国加州大学旧金山分校Edward Chang和同事设计了一组只在关键字母或音节有区别(比如faster和 factor)的单词,把关键音节替换成噪音,之后向5位参与者播放。参与者在每次试验后报告听到了什么词,他们的皮层神经元在听到这些词时的直接活动被记录下来。作者发现,在颞上听觉皮层,对被噪音打断的单词的神经反应与对原语句的反应非常接近,表明听觉皮层会实时补充缺失的音节。

值得注意的是,团队还发现,大脑中更高级的认知区域的神经活动能在噪音开始前预测被试者报告的单词。这一结果表明,内部神经状态会对随后的语言感知造成巨大的影响。

加州大学伯克利分校Christopher Holdgraf及同事探究了对语句的经验是如何快速改变大脑处理语言信号的方式的。他们让7位植入了电极(用于癫痫治疗)的病人聆听录好的句子。其中一些句子是在噪音环境下录的,起初无法听清,另一些是清楚的。先听嘈杂的句子时,这些病人无法理解这些句子,他们的大脑以处理噪音的方式处理了这些信号;然而,当他们首先听到的是清楚的句子时,他们的听觉皮层会改变活动方式,以增强语言信号。

这种变化又改变了处理噪音刺激的方式,大大增强了语言信号,使病人们得以轻松理解先前无法听清的句子。这些新发现表明,人类听觉皮层会针对经验做出快速变化,并解释了这些过程是如何增强语言感知的 。

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