基于fNIRS元分析探讨新生儿语音感知的神经基础

  • 发布日期:2021-01-29
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  • 来源:依瑞德集团

语言是人类沟通的主要方式,而语言认知的核心功能是语音加工,先前已有大量研究对成人语音加工的脑机制进行探讨,但由于婴幼儿的自我控制能力较差心智不成熟配合较难,尤其生儿仅能接收语音而无法做到语音输出,严重阻滞了相关研究的发展进程。但随着脑功能成像技术的不断发展完善,近年来越来越多的科学家利用近红外脑功能成像系统(fNIRS)这样一种新型技术来探究新生儿的神经基础,揭开语音加工的神秘面纱


fNIRS 是近年来一种新型的光学脑成像技术,通过发射近红外光穿透生物体表面,对氧合血红蛋白、脱氧血红蛋白、总血红蛋白进行监测,进而反映大脑皮层氧代谢活动。鉴于其安全、无创、高时间分辨率、较小运动伪影,低环境要求等优点在新生儿研究领域得到了广泛的应用


2020年一个国家自然科学基金项目就做了这样的研究——基于fNIRS元分析探讨新生儿语音感知的神经基础

研究主要从以下三个方面进行分析:

1、语音结构

人类在加工语言结构时存在知觉偏好,对语音序列的特殊位置以及有特殊结构的语音序列非常敏感。

2、偏差刺激

重复刺激序列中突然出现新异刺激会在大脑皮层诱发失匹配负波,代表大脑对新、旧两种刺激的差异识别。


3、母语感知

已有研究表明人们对母语比非母语更敏感, 且母语加工中存在明显大脑左侧优势效应,但新生儿是否存在效应尚不清楚。


筛选出符合以下标准的文献纳入元分析:

(1) 被试为健康新生儿(出生年龄为 0~28 天); 

(2) 以语音刺激为实验材料;

(3)采用fNIRS技术监测大脑活动;

(4) 报告脑区激活结果。

元分析步骤:

#Step 1

检索相关文献并按照语音结构、偏差检测、母语感知这三个研究方向进行分类

#Step 2

提取每篇文献的关键统计数据即F值或t值, 将其转化为相关系数,再用Fisher's Z转换计算出每个研究的效应值

#Step 3

使用Revman5.3软件进行逆方差元分析, 算出每个变量的合并效应值, 并对结果进行解释讨论


结果显示:

#语音结构

双侧额−颞叶都参与了语音序列结构检测, 其中左侧额下回的作用最为突出


#偏差刺激

双侧颞上回在新生儿的语音偏差检测中发挥着关键作用


#母语感知

新生儿的母语语音加工存在左侧化优势



        由于儿童特别是婴幼儿的自我控制能力较差,加上fMRI,EEG等影像学检查操作繁琐对儿童很不友好,导致儿童脑功能成像的相关研究进展困难。而近红外脑功能成像系统(fNIRS)作为一种非侵入性脑功能检测手段,人群适用广泛,应用场景无限制特别适宜于儿童领域越来越多的研究学者采用 fNIRS 技术探索新生儿语音感知的大脑激活情况,试图阐明语音感知的神经机制,相信随着研究的不断深入,fNIRS必将成为探索新生儿语言感知的新选择


参考文献[1]陈钰,莫李澄,毕蓉,张丹丹.新生儿语音感知的神经基础:元分析[J].心理科学进展,2020,28(08):1273-1281.