"聽覺預期如何削弱雞尾酒會效應中的語音追蹤:基于EEG的P2階段神經機制解析"

《Cortex》:Never Mind the Repeat: How Speech Expectations Reduce Tracking at the Cocktail Party

【字體: 時間:2025年05月21日 來源:Cortex 3.3

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  研究人員通過EEG-TRF技術探究先驗經驗對多說話者場景中語音選擇的影響,發現精確預知的語音目標會抑制P2階段(220-320 ms)的皮層追蹤響應,但保留注意增益。該研究揭示聽覺系統通過預測誤差優化噪聲環境下的語音解析,為認知神經科學提供新證據。

  

論文解讀:

在喧囂的咖啡廳里,人類大腦卻能神奇地鎖定特定對話——這一現象被稱為"雞尾酒會效應"。盡管已知注意力能增強目標語音的神經表征,但先驗經驗如何調節這一過程仍是未解之謎。烏拉圭共和國大學心理學系的研究團隊通過系列腦電實驗發現,當聽眾對語音內容有精確預期時,大腦會減少對目標語音的冗余編碼,這一發現發表于《Cortex》,為理解預測編碼在復雜聽覺場景中的作用提供了關鍵證據。

研究采用時間響應函數(TRF)分析單試次腦電(EEG)數據,通過三個實驗系統比較了完全重復(實驗1)、嗓音特征(實驗2a)和語義內容(實驗2b)三種先驗條件對雙說話者場景中語音追蹤的影響。74名受試者在"預聽-正式聽"范式下完成語音理解任務,研究者量化了皮層對語音包絡起始時間標志的鎖定響應。

實驗1:完全重復的抑制效應
當目標語音與預聽材料完全相同時,P2成分(220-320 ms)的TRF振幅顯著降低,但注意增益仍保持。這表明精確預期通過減少對目標語音時間邊緣線索的預測誤差編碼,優化了神經資源分配。

實驗2a/b:部分預期的局限性
僅預知說話者嗓音(實驗2a)或語義內容(實驗2b)時,未觀察到P2抑制效應,說明預測誤差調節需要精確的感官匹配。值得注意的是,N1成分(約100 ms)的注意增益在所有條件下均穩定存在。

探索性發現
P2振幅降低程度與受試者的詞語報告準確率正相關,暗示該成分可能編碼目標語音特有的時間預測誤差信號。

討論指出,該發現支持"預測性編碼"理論框架——在P2這一晚期處理階段,聽覺系統通過比較預期與實際輸入來構建噪聲不變的語音表征。這種機制不同于早期(N1)的注意選擇,而是反映了更高階的感知推斷過程。研究首次證明先驗經驗會特異性調節而非增強目標語音的神經追蹤,為臨床聽力障礙干預提供了新靶點。

結論強調,多說話者環境中,大腦通過動態平衡注意增益與預期驅動抑制來實現穩健的語音解析。P2階段作為關鍵節點,可能標志著聽覺系統對時間結構確定性的終極檢驗,這對發展助聽設備和神經可塑性訓練具有重要啟示。

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