听觉反馈感知对语音脑机接口解码性能的影响机制研究

《Clinical Neurophysiology》：The effect of perceived auditory feedback on speech Brain-Computer Interface decoding performance

本研究通过高密度皮层电图（ECoG）技术，探究听觉反馈对语音脑机接口（BCI）解码性能的影响。实验发现听觉反馈缺失会导致传感器运动皮层65-95?Hz神经活动模式改变，并显著降低语音分类准确率。该成果强调开发面向完全瘫痪患者的语音BCI时需考虑听觉反馈的调节作用。

　　

研究亮点

行为与神经层面的掩蔽噪声效应

通过对比音节时长、语音包络、麦克风录音音量及音节音高特征，本研究评估了掩蔽噪声对言语行为的影响。结果显示仅2号参与者在听觉反馈掩蔽任务中产生显著更长的音节时长（p=0.0032），而1号和3号参与者未表现显著差异（p=0.33）。其他语音参数在两组任务间无系统性变化，表明噪声掩蔽主要作用于神经调控层面而非外周行为输出。

听觉反馈对神经活动模式的影响

传感器运动皮层的高伽马活动（65-95?Hz）分析显示，听觉反馈缺失条件下所有参与者均出现神经活动模式的重构。通过支持向量机（SVM）分类器对单次试验数据进行解码，发现掩蔽听觉反馈任务的解码准确率较正常反馈任务下降6.2%-11.7%。这一现象提示听觉反馈通过调节运动前区与感觉皮层的预期-反馈匹配机制（参考DIVA模型），优化了语音相关神经表征的区分度。

讨论

本研究首次通过电生理证据揭示听觉反馈对语音脑机接口（BCI）解码性能的调控作用。结果表明，完全瘫痪患者因缺乏自然听觉反馈，其语音BCI效能可能低于具有残余发声能力的个体。未来研究需开发替代性反馈机制（如视觉或触觉反馈）以补偿听觉通道的缺失，从而提升完全失声患者的通信效率。