揭示了控制人类语音音调的脑区
时间:2018-07-08 09:26:58 (次浏览 )
一项新的大脑研究定位了大脑区域,负责我们改变声音音调的能力。这些发现有助于创造一个更自然的声音假肢音箱。
与任何其他灵长类动物不同,人类有一个语音盒或喉头。
作为一个物种,我们可以产生可以引发情绪反应的流畅言语。
对于一般物种来说,这是一个天赐之物,但对于喉部问题的人来说,这是一种负担。
对于那些出生时无法说话或者晚年失去演讲的人来说,使用机器人设备只能帮助那么多。
斯蒂芬霍金和他的语音合成器是使用假肢语音盒的人类最着名的案例之一。
但是虽然物理学家能够在字典中说出任何单词,但他的机器不能强调某些单词或者给人的印象是霍金在问一个问题,而不是简单地说一句话。
一组研究人员已经认识到一种设备的潜力,可以为没有功能的语音盒的人提供逼真的声音。
该团队位于旧金山加利福尼亚大学,通过确定大脑的哪个区域负责控制人类语音中的音调,开始了实现这一发现的第一步。
投球的重要性
Pitch让我们在说话时传达情绪或强调。声带的振动会产生高低音高。反过来,这些由屈曲肌肉的褶皱中的张力控制,导致更快的振动。
该研究发表在Cell杂志上,旨在研究在创建不同的音高时哪些大脑区域被激活。这只能通过研究人们实时说话的大脑来实现。
幸运的是,资深作者Edward F. Chang博士是一位神经外科医生,与许多癫痫病人一起工作。他的一些患者的大脑配有微小的电极,可以帮助确定癫痫发作的起源。
使用相同的检测方法,即所谓的脑电图,科学家招募了来自这组癫痫患者的志愿者。
他们都被要求重复以下一句话:“我从未说过她偷了我的钱。” 每次,参与者都被指示强调不同的单词,以便改变句子的含义(以及他们的声音的音调)。
通过仔细研究大脑活动,研究小组发现,当球场改变时,一个特定脑区的神经元 - 背侧运动皮层 - 被激活。当音高变高时,该区域显示出更多活动。
除了检查活动,研究人员还电刺激了这一领域的神经元。这导致喉部肌肉弯曲,甚至引起一些患者的声音反应。
参与者还经历了回听自己的声音,这引起了背部区域的反应。
开发假肢
这些结果可以帮助科学家弄清楚人类大脑是如何模仿他人的声音的。
当然,这将在某种程度上解释模仿者的大脑如何运作,但它具有更大的重要性; 它可以帮助设计一个假肢语音盒,为患者提供自然的声音,让他们以更现实,更单调的方式说话。
“你真的很喜欢用假肢来传播说话者的情感内容。仅仅捕捉到这些词语是不够的,因为我们沟通的内容就是我们如何说些什么。”
主要作者Benjamin Dichter
研究人员还没有完成他们的工作。除了研究如何开发这种假体外,他们还在研究大脑的俯仰控制的“逆向工程”。
这意味着试图通过研究大脑的神经活动来预测哪个词被强调。
有一件事是清楚的:要了解人类的声音还有很多东西。
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