新异声和标准声引起的听觉感知差异及其神经机制研究

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刺激特异性适应(stimulus-specific adaptation,SSA)是指听觉中枢的某些神经元对新异声刺激的反应强于标准声刺激的反应的现象。以往对SSA现象及机制的研究多以麻醉动物为对象,从神经元水平进行观测,且通常仅以频率为参数区别新异声和标准声。人的感知中也存在与SSA类似的习惯化和去习惯化现象,即对重复出现的标准刺激产生习惯化,而新异刺激出现时发生去习惯化。习惯化和去习惯化的相关研究多集中于视觉感知方面,听觉感知方面的研究较少,其机制也还尚不清楚。为了进一步探究人类对新异声和标准声的听觉感知规律,同时与SSA现象进行比较,本研究以健康青年人为研究对象,采用E-Prime技术和事件相关电位(Event-related potential,ERP)技术,通过oddball序列(由人类语音感知范围内不同频率和强度的标准声和新异声刺激组成)给出声刺激并测量被试者对新异声和标准声的反应时间及ERP,比较被试者对新异声和标准声的感知差异并推测其神经机制。主要实验结果如下:(1)在听觉感知阶段,被试者对新异声和标准声的反应未表现出SSA现象。表现为听觉感知早期,新异声和标准声诱发的N100的平均波幅无显著性差异(Wilcoxon signed rank test,p>0.05);听觉感知晚期,新异声诱发的P200的平均波幅小于标准声诱发的P200的平均波幅(Wilcoxon signed rank test.all p<0.01)。被试者对强度差较小的新异声和标准声的反应时间无显著差异(paired t-test,p>0.05);当标准声强度差增大时,被试者对新异声的反应时间长于对标准声的反应时间(paired t-test,p<0.001)。(2)高强度声信号会引起更强的听觉感知。随着标准声强度的增加,标准声诱发出的 P200 波幅更大(Mann-Whitey U-test,all p<0.001)。(3)在认知加工阶段,被试者对新异声和标准声的反应表现出SSA现象。表现为新异声诱发的P300的平均波幅大于标准声诱发的P300的平均波幅(Wilcoxon signed rank test,all p<0.05)。(4)由脑电地形图可见,听觉感知阶段活跃的脑区主要分布在脑额区,在脑中央区和脑颞区也有少量的分布;认知加工阶段活跃的脑区主要分布在脑额区和脑中央区,在脑顶区和脑颞区也有少量的分布。通过上述结果,对比SSA现象,我们推测人类在清醒和注意力集中的状态下,对声刺激始终保持注意,通过胆碱能调控使得听皮层神经元对标准声刺激未出现适应现象,因此在听觉感知阶段并未出现对新异声的相对敏感。声音本身的物理参数(频率、强度、时程)对被试者的感知程度起主导作用。而在认知加工阶段,新异声刺激会因为其与标准声的频率或强度偏差引起听觉中枢外核团的兴奋,从而引起对新异声信号加工处理时间的延长。以上为听觉感知与认知加工方向的研究。此外,由于新冠肺炎疫情影响,2020年3月到12月在武汉市科学技术协会的委托下我们进行了武汉市民众疫后身心健康状况的调查,收集了各类人群的调查问卷701份和访谈记录25人次,为武汉市疫后重建贡献了一份力量。这部分内容作为补充,在毕业论文中简要陈述。
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