“P 中心” 主导言语同步时机:解锁听觉 - 运动同步的关键密码

【字体: 时间:2025年01月24日 来源:Communications Biology 5.2

编辑推荐:

  在研究听觉 - 运动同步(SMS)能力时,Mares 等人实验未考虑 P 中心效应,影响结论可靠性。研究人员重新审视该研究,发现 “低同步者” 可能更擅同步。此研究为深入理解 SMS 个体差异提供新思路,对相关领域意义重大。

  在人类的日常生活中,从一起随着音乐跳舞,到和他人愉快地交谈,又或是共同演奏美妙的乐曲,这些活动都离不开一项神奇的能力 —— 将运动反应与听觉信号同步的能力。想象一下,一群人在欢快的音乐中跳舞,如果大家没办法和音乐节奏保持一致,那这场舞蹈将会乱成一团;在对话时,如果不能根据对方的语音做出恰当的回应,交流也会变得困难重重。然而,人们在这种听觉 - 运动同步(Sensorimotor Synchronization,SMS)能力上存在着很大差异。
此前,Mares 等人进行了一项关于听觉 - 运动同步能力的研究,他们通过让参与者将音节 “tah” 的发音动作与不同的音节序列同步,试图找出人群中同步能力的差异规律。研究结果显示,人群似乎可以被分为 “高同步者” 和 “低同步者” 两类。“高同步者” 能够稳定地按照听觉提示的频率重复 “tah”,而 “低同步者” 在面对变化的音节序列时,却难以维持稳定的 “tah” 发音频率。并且,当同步对象变为变化的音调序列,或是运动效应器从发音器官变为手部时,“低同步者” 的困难依然存在;不过,当要求他们与相同单位(音节或音调)的听觉提示同步时,这些困难就消失了。此外,研究还发现,用相同音调序列进行感觉运动启动,可以暂时恢复 “低同步者” 在后续面对变化序列时维持稳定运动手势的能力 。

但这项看似成果颇丰的研究,却存在一个不容忽视的问题。在研究过程中,Mares 等人忽略了一个极为重要的现象 ——P 中心(Perceptual center)效应。P 中心指的是声音的主观发生时刻,它和声音的实际声学起始时刻并不相同。通常来说,P 中心会在声音的声学起始之后出现,而且不同语言、不同个体之间,P 中心的具体位置也存在差异 。大量研究表明,P 中心与元音起始点密切相关。这个效应不仅存在于语音中,在音乐音调等声音中也同样存在。这就意味着,Mares 等人研究中使用的那些变化的语音和音调刺激,由于没有考虑 P 中心效应,在参与者听起来可能都是不规则的。

而听觉 - 运动同步要求听觉提示具有时间规律性和可预测性,所以在 Mares 等人的实验里,“高同步者” 表现出色,很可能是因为他们忽略了局部同步吸引子的精确声学时间,只是大致按照听觉提示的速率做出反应;相反,“低同步者” 或许是认真地试图与连接音节的 P 中心同步,但由于这些 P 中心的时间不稳定,他们不断进行相位校正,最终却无法成功同步。也就是说,从某种意义上讲,“低同步者” 实际上可能比 “高同步者” 更擅长与外部听觉提示同步。由此可见,之前将参与者简单分为 “高同步者” 和 “低同步者” 的分类方式,可能并非源于传统定义中同步能力的个体差异。

为了重新审视这一研究,来自德国康斯坦茨大学(University of Konstanz)的研究人员 Tamara Rathcke 对 Mares 等人的研究进行了深入分析。研究人员认为,尽管 Mares 等人的言语同步研究可能并不能真正测试听觉 - 运动同步,但它能将人群稳定地分为两组,这一现象值得进一步探究。基于此,研究人员推测,这种分组可能源于人们在语音产生过程中,反馈控制和前馈控制机制相互作用的个体差异。根据神经计算 DIVA 模型,语音产生涉及大脑活动、语音运动指令及其感觉输出之间的复杂关系,并且由反馈控制和前馈控制两种机制共同调节。反馈控制通过识别发音动作预期结果和实际结果之间的差异,进而调整运动指令;前馈控制则是语音和音节的内部运动程序。在发出 “tah” 这样的音节时,这两种机制会相互作用。在这个框架下,“低同步者” 可能主要依靠反馈控制来调整发音手势的时间,以匹配输入音节的 P 中心;而 “高同步者” 可能主要依赖前馈指令来完成任务。不过,目前仍有许多问题有待解答,比如说话者的感知和运动能力,以及听觉刺激本身,是如何影响前馈表征和反馈信息之间的实时平衡的。

在研究方法上,研究人员主要通过对比分析的方法进行研究。他们对比了 Mares 等人实验中连接音节的时间与男性说话者按照节拍器节奏说出相同音节的时间,以此来揭示 P 中心效应在其中的影响 。此外,研究人员还依据已有的相关研究模型,如 DIVA 模型,从理论层面分析语音产生过程中控制机制与同步能力之间的关系。

研究结果方面,研究人员发现 Mares 等人实验中使用的言语同步任务刺激,其元音间间隔(Inter-vocalic Interval,IVI)的变异性比音节间间隔(Inter-syllabic Interval,ISI)更大;而按照节拍器节奏产生的音节,其音节间间隔的规律性更低,元音间间隔的规律性更高,且元音间间隔接近节拍器速率,这充分体现了 P 中心效应 。同时,研究人员基于 DIVA 模型,对 “高同步者” 和 “低同步者” 在任务中的表现差异进行了理论分析,推测出两者在反馈控制和前馈控制机制运用上的不同。

综上所述,本次研究指出了 Mares 等人研究中存在的问题,强调了 P 中心效应在听觉 - 运动同步研究中的重要性。通过重新分析,研究人员对人群在听觉 - 运动同步能力上的差异有了新的认识,为后续进一步探究语音产生过程中的控制机制以及个体差异提供了重要的参考。这不仅有助于深入理解人类听觉 - 运动同步的本质,还可能对相关领域,如语言学习、音乐训练以及神经康复等,产生积极的影响 。未来的研究可以在此基础上,设计更合理的实验,充分考虑 P 中心效应,进一步揭示听觉 - 运动同步的奥秘。

相关新闻
生物通微信公众号
微信
新浪微博
  • 急聘职位
  • 高薪职位

知名企业招聘

热点排行

    今日动态 | 人才市场 | 新技术专栏 | 中国科学人 | 云展台 | BioHot | 云讲堂直播 | 会展中心 | 特价专栏 | 技术快讯 | 免费试用

    版权所有 生物通

    Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

    联系信箱:

    粤ICP备09063491号