視聽語音同步感知的個體化特征與時間綁定窗口的可靠性研究

《Scientific Reports》:Synchrony perception of audiovisual speech is a reliable, yet individual construct

【字體: 時間:2025年05月08日 來源:Scientific Reports 3.8

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  本研究針對視聽(AV)時間整合機制的核心指標——時間綁定窗口(TBW)的測試-再測試可靠性問題,通過遠程同步判斷任務(SJ)評估18名健康成人的視聽語音同步感知穩定性。結果證實TBW寬度(50%同步感知點)具有高個體內相關性(R=0.71)和顯著個體間差異(IQR 73-110 ms),表明其作為視聽時間敏感性和整合能力評估工具的可靠性,為神經發育障礙和老齡化研究提供了方法學基礎。

  

論文解讀

在嘈雜的咖啡廳里,人們常需借助說話者的唇動來輔助理解語音——這種視聽(AV)整合能力依賴于大腦對多感官信號時間一致性的精準判斷。然而,自然環境中視覺信號(如唇動)往往比聲音早幾十到幾百毫秒出現,人腦卻能通過“時間綁定窗口”(Temporal Binding Window, TBW)將不同步的信號感知為同步。這一機制對語言習得和社交溝通至關重要,但其個體差異的穩定性長期缺乏實證支持,F有研究多關注群體差異(如自閉癥或老年人群的TBW擴大),卻忽視了一個根本問題:TBW能否作為個體特質穩定存在?

為解決這一關鍵問題,華盛頓大學等機構的研究團隊在《Scientific Reports》發表論文,首次系統評估了TBW的測試-再測試可靠性。研究采用創新的遠程實驗設計,要求18名健康成人(21-40歲)在間隔一月的兩次測試中,對三類語音刺激(真實詞、無意義詞、反向詞)進行同步判斷(SJ),通過心理測量函數量化TBW寬度、斜率和漸近線振幅。結果顯示,盡管任務熟悉度會提升反應速度(T2比T1快264 ms)和判斷一致性(斜率增陡、漸近線振幅增大),但TBW寬度(50%同步點)在個體內高度穩定(組內相關系數ICC=0.82),且個體間差異顯著(方差比達5:1)。

關鍵技術方法
研究通過Lab.js構建離線遠程實驗平臺,采用1I-2AFC-SJ(單間隔雙選同步判斷)任務,呈現0-500 ms視覺領先的視聽語音刺激(含4人混疊背景噪聲)。使用廣義線性混合模型(GLMM)擬合心理測量曲線,提取TBW參數;通過貝葉斯因子驗證零效應,并采用Bland-Altman分析評估測量一致性。

研究結果

TBW形狀的群體水平分析
組間比較顯示,TBW寬度(主效應p=0.6945)不受測試時間影響,但斜率(p<0.0001)和漸近線振幅(p=0.0016)在第二次測試中顯著提升。貝葉斯因子(0.18)支持“無差異”假設,證實TBW寬度是穩定指標,而斜率變化反映決策信心增強。

個體水平分析
個體內相關性極高:同步感知百分比(R=0.91)和TBW寬度(R=0.71)均顯著相關。Bland-Altman圖顯示68%數據點差異在±37 ms內。刺激類型間TBW寬度相關性達0.82-0.87,驗證測量普適性。

響應時間
任務熟悉度使T2反應時間縮短8.4%(p=0.0007),反向詞(Type C)響應最慢(比真實詞慢599 ms),反映認知負荷差異。

結論與意義
該研究首次證實TBW寬度是表征個體視聽時間敏感性的可靠神經標記,其穩定性暗示存在遺傳或經驗固化的神經環路機制。高個體間變異(如參與者7與14的TBW相差3倍)為臨床分型(如自閉癥譜系)提供了量化工具,而斜率可塑性則提示訓練干預的可能靶點。遠程測試方法的驗證(ICC>0.68)為大規模人群研究鋪平道路,未來可拓展至發育軌跡和跨模態疾病研究。正如作者Liesbeth Gijbels所述:“TBW的個體守恒性揭示了多感官整合的生物學基礎,而其變異性則指向環境適應的關鍵窗口!

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