【摘 要】
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声源空间位置是声信号的基本属性,也是人类听觉系统的加工目标之一。当环境中同时存在多个声信号时,声源之间的空间关系便成为理解整个复杂听觉场景的重要线索。但是,听皮层如何表征空间关系目前尚不明确。本研究通过高时空分辨率的颅内电生理记录技术,在22例癫痫患者中初步探讨了听觉脑区对声源空间关系的表征机制。我们使用头相关传递函数分别处理男声与女声的音节/da/,构建出不同空间关系的听觉刺激,并由此筛出295
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声源空间位置是声信号的基本属性,也是人类听觉系统的加工目标之一。当环境中同时存在多个声信号时,声源之间的空间关系便成为理解整个复杂听觉场景的重要线索。但是,听皮层如何表征空间关系目前尚不明确。本研究通过高时空分辨率的颅内电生理记录技术,在22例癫痫患者中初步探讨了听觉脑区对声源空间关系的表征机制。我们使用头相关传递函数分别处理男声与女声的音节/da/,构建出不同空间关系的听觉刺激,并由此筛出295个具有显著听觉反应的电极触点,主要分布在颞横回（n=39）、颞上回（n=127）与后岛叶皮层（n=80）。针对每一个电极触点,我们提取颅内脑电信号中与本地神经元活动密切相关的高频伽马（high gamma, 60–150 Hz）成分,并计算不同空间关系条件之间的神经表征差异矩阵（representational difference matrix, RDM）,观察可见几种反复出现的RDM模式。进一步对所有电极的RDM进行无监督聚类分析,得出了5种典型模式,分别反映3类不同的空间表征偏好,包括（1）单侧空间偏好,即当两个声音均位于左侧或右侧空间时电极反应最特殊;（2）特定声源身份-空间组合偏好,即神经反应选择性地偏好"同侧男声对侧女声"或"同侧女声对侧男声";（3）相对空间关系偏好,即电极对声源空间重合和空间分离的反应存在差异。三种空间表征偏好在皮层中的分布也存在差异,其中对单侧空间具有选择性的电极最多（48%）,符合前人研究描述的听皮层特点;表征声源身份-空间组合（38%）与相对空间关系（14%）的电极相对较少,后者相对于前者多集中在颞叶靠后的位置,提示后侧颞叶对空间关系加工的特殊贡献。有趣的是,统计各个脑区中各类空间偏好的占比后发现,有18%的初级听皮层电极表现出了对相对空间关系的表征,该占比与前人动物电生理研究中发现的表征相对空间关系的神经元占比接近。该结果表明,人类听皮层中存在复杂多样的听觉空间表征机制,这可能是支撑人类优秀空间听觉能力的神经基础。
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