语音语义加工中皮层神经元群体动力学的自上而下预测机制

《Nature Communications》：Top-down semantic predictions align phonetic neuronal dynamics in human superior temporal gyrus

　　

摘要

语音处理涉及从低层语音到高层语义表征的认知层级。然而，相互作用不仅仅是前馈的；反馈机制对于实时、准确的语音识别至关重要。然而，在语音处理过程中，远距离层级如何交互仍然不清楚。在此，我们分析了三名人类参与者在听觉语义分类任务和自然语音感知过程中，植入于颞上回前部的微电极阵列所记录的 624 个神经元的皮层内数据。我们识别出了词汇语义特征和语音特征各自独特的神经子空间或流形，且相应的低维动力学具有功能分离性。我们对比了关于语音语义时间对齐的自下而上累积假设和自上而下语义假设，发现语音与词级语义表征存在对齐，表明存在自上而下的预测。这些效应在跨参与者的脉冲水平上表现一致，并且在相邻的皮层脑电图（ECoG）记录中未能被检测到。这些发现表明，在语义预测期间，支持语音表征的神经元群体动力学发生了重组。