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基于选择性听觉注意解码的脑部计算机界面的无监督精度估计
摘要 - 目的：选择性听觉注意解码（AAD）算法处理大脑数据（例如脑电图），以解码一个人参加的多个竞争声源。例子是神经ste的助听器或通过脑部计算机界面（BCI）进行通信。最近，已经证明可以在无监督的环境中基于刺激重建的刺激重建来训练此类AAD解码器，在这种情况下，没有关于参加哪种声音源的地面真相。在许多实际情况下，这种地面真相标签不存在，因此很难量化解码器的准确性。在本文中，我们旨在开发一种完全无监督的算法，以估算竞争性说话者聆听任务期间基于相关的AAD算法的准确性。方法：我们通过将AAD决策系统建模为具有添加剂白色高斯噪声的二进制相移键通道来使用数字通信原理。结果：我们表明，针对不同量的培训和估计数据以及决策窗口长度，提出的无监督性能估计技术可以准确地确定AAD准确性。此外，由于不同的应用需要不同的目标准确性，因此我们的方法可以估计任何给定目标准确性所需的训练量最小。结论：我们提出的估计技术准确地预测了基于相关的AAD算法的性能，而无需访问地面图标签。在BCIS中，它可以支持强大的沟通范式，并提供护理人员的准确反馈。显着性：在神经启动的助听器中，我们方法提供的准确性估计值可以支持时间自适应解码，动态增益控制和神经反馈。
事件相关的 alpha 节律调制解释了脑电图中的听觉 P300 诱发反应
[1] 马克斯普朗克人类认知与脑科学研究所神经病学系，莱比锡 04103，德国 [2] 柏林夏里特医学院伯恩斯坦计算神经科学中心，柏林 10117，德国 [3] 罗氏制药研究与早期开发、神经科学与罕见疾病，罗氏巴塞尔创新中心，F.霍夫曼-罗氏有限公司，巴塞尔，4070，瑞士 [4] 莱比锡大学 LIFE – 文明疾病研究中心，莱比锡，04109，德国 [5] IU 国际应用技术大学心理学系，埃尔福特，53604，德国 [6] 莱比锡大学医学中心精神病学和心理治疗系，莱比锡，04103，德国 [7] 精神病学、心身医学和心理治疗，法兰克福歌德大学，法兰克福，60323，德国 [8] 医学信息学，统计学和流行病学研究所（IMISE），莱比锡大学，莱比锡，04109，德国 [9] 认知神经病学系，莱比锡大学医院，莱比锡，04103，德国 [10] 神经物理学组，神经病学系，夏里特 - 柏林大学医学院，柏林，10117，德国
家庭风险以及预测听觉和神经结构措施在预测阅读结果中的作用
一些患有阅读障碍的孩子表现出预阅读的听觉和语音处理困难。此外，左听觉皮层结构可能与家庭阅读障碍的风险有关，而不是阅读结果。但是，尚不清楚听觉和语音处理和听觉皮层结构在多大程度上介导家庭风险与阅读之间的关系。在当前的纵向研究中，我们研究了家庭风险（使用父母阅读问卷测量）和预测三年级单词阅读中的听觉措施的作用。我们测量了162名读者的听觉和语音处理，家庭风险有所不同。在其中129个，我们还获得了结构磁共振成像（MRI）。我们量化了双边颞叶（TTG（S））的表面积和重复模式，以及双侧平面颞叶（PT）的表面积。我们发现了预读的听觉和语音处理，左FIRST TTG的表面积和双侧PT以及左TTG重复模式的影响对以后阅读。这些度量上的较高的预读值可以预测更好的单词读数。尽管我们还发现了一些证据表明家庭风险对听觉和语音处理的影响，但后者的措施并未介导家庭风险和随后的阅读之间的牢固关系。我们的研究表明了预读听觉和语音处理以及听觉皮层解剖学的重要性，以便以后阅读。对阅读开发过程中这种相互关系的更好理解将有助于早期诊断和干预，考虑到一般人群中家庭风险的连续性，这一点尤其重要。
事件相关的 alpha 节律调制解释了脑电图中的听觉 P300 诱发反应
[1] 马克斯普朗克人类认知与脑科学研究所神经病学系，莱比锡 04103，德国 [2] 柏林夏里特医学院伯恩斯坦计算神经科学中心，柏林 10117，德国 [3] 罗氏制药研究与早期开发、神经科学与罕见疾病，罗氏巴塞尔创新中心，F.霍夫曼-罗氏有限公司，巴塞尔，4070，瑞士 [4] 莱比锡大学 LIFE – 莱比锡文明疾病研究中心，莱比锡，04109，德国 [5] IU 国际应用技术大学心理学系，埃尔福特，53604，德国 [6] 莱比锡大学医学中心精神病学和心理治疗系，莱比锡，04103，德国 [7] 精神病学、心身医学和心理治疗，法兰克福歌德大学，法兰克福，60323，德国 [8] 医学信息学，统计学和流行病学研究所（IMISE），莱比锡大学，莱比锡，04109，德国 [9] 认知神经病学系，莱比锡大学医院，莱比锡，04103，德国 [10] 神经物理学组，神经病学系，夏里特 - 柏林大学医学院，柏林，10117，德国
基于听觉的神经生理反应，用于利用单声道节拍进行大脑调节
摘要 — 脑调节是通过外部刺激改变大脑活动的过程。然而，哪种情况可以诱导激活仍不清楚。因此，我们旨在使用 40 Hz 单耳节拍 (MB) 来识别大脑激活条件。在这种刺激下，由频率和功率范围决定的听觉状态是需要考虑的条件。因此，我们设计了五个会话进行比较：无刺激、可听 (AB)、频率听不见、功率听不见以及频率和功率都听不见。十名健康参与者接受了每次十分钟的刺激，并记录了脑电图 (EEG)。为了进行分析，我们计算了每个会话的 EEG 功率谱密度 (PSD)，并在频率、时间和五个大脑区域进行比较。结果，我们仅在 AB 中观察到 40 Hz 处的显著功率峰值。诱导的 EEG 幅度增加从一分钟开始，并一直增加到会话结束。与其他刺激相比，AB 的这些结果在额叶、中央、颞叶、顶叶和枕叶区域存在显着差异。从统计分析中可以看出，右侧颞区PSD明显高于左侧颞区，说明听觉在引导大脑激活中起着重要作用，这些发现有助于理解听觉刺激的神经生理原理和效应。关键词——脑调制，单耳节拍，感觉，脑电图
听觉驱动的伽马同步与广泛皮质区域的皮质厚度有关
目的：伽马同步是大脑皮层的一个基本功能特性，在多种神经精神疾病（如精神分裂症、阿尔茨海默病、中风等）中会受损。伽马范围内的听觉刺激可以驱动整个皮质层的伽马同步，并评估维持它的机制的效率。由于伽马同步在很大程度上取决于小清蛋白阳性中间神经元和锥体神经元之间的相互作用，我们假设皮质厚度和伽马同步之间存在关联。为了验证这一假设，我们采用了脑磁图 (MEG) - 磁共振成像 (MRI) 联合研究。方法：根据解剖 MRI 扫描估计皮质厚度。与 40 Hz 调幅音调曝光相关的 MEG 测量值被投射到皮质表面。我们考虑了两种皮质同步性测量方法：（a）40 Hz 下的试验间相位一致性，提供伽马同步的顶点估计值；（b）初级听觉皮质与整个皮质套层之间的相位锁定值，提供长距离皮质同步性的测量。然后计算了 72 次 MRI-MEG 扫描的皮质厚度与同步性测量结果之间的相关性。结果：试验间相位一致性和相位锁定值均与皮质厚度呈显著的正相关。对于试验间相位一致性，在颞叶和额叶发现了强关联的簇，尤其是在双侧听觉皮质和运动前皮质中。相位锁定值越高，额叶、颞叶、枕叶和顶叶的皮质厚度就越厚。讨论和结论：在健康受试者中，较厚的皮质对应于初级听觉皮质及其他部位的较高伽马同步和连接性，这可能反映了参与伽马回路的潜在细胞密度。这一结果暗示伽马同步与潜在大脑结构一起参与了高级认知功能的大脑区域。这项研究有助于理解固有的皮质功能和大脑结构特性，这反过来可能构成定义伽马同步异常患者的有用生物标志物的基础。
基于EEG的听觉注意检测及其对被动BCI的未来应用
在复杂的听觉环境中区分和参加一个特定声音源的能力是有效交流的基本技能。的确，它使我们可以在酒吧里与朋友进行家庭对话或讨论。这种能力在听力受损的个体中受到挑战，并且更准确地说是有人工耳蜗（CI）的能力。的确，由于植入物的光谱分辨率有限，在嘈杂的环境或同时听觉来源的情况下，听觉感知仍然很差。最近的方法学进步允许现在根据神经信号检测，该神经信号在一个人正在关注的多个并发流中的听觉流。这种称为基于脑电图的听觉注意检测（AAD）的方法基于基本研究发现，表明，在多语音方案中，与无人看管的语音相比，在多语音方案中，对播放的语音信封的皮质跟踪得到了增强。在这些发现之后，其他研究表明，可以使用脑电图/脑电图（脑电图/磁脑摄影）来探索在鸡尾酒派对的情况下语音聆听期间探索听觉的关注。总的来说，这些发现使人们可以构想下一代助听器将习惯技术和AAD结合在一起。重要的是，AAD在被动BCI的背景下，在教育环境以及互动音乐表演的背景下也具有巨大的潜力。在这篇迷你综述中，我们首先介绍了AAD的不同方法和全球概念的主要局限性。然后，我们在非临床被动BCI领域暴露其潜在应用。
精神分裂症患者听觉编码过程中皮层功能可塑性的干预特定模式
精神分裂症是一种神经认知疾病，其特征是早期听觉处理和高阶言语工作记忆中的行为和神经障碍。之前，我们已经证明，与强调视觉处理的计算机游戏 (CG) 控制干预相比，计算机化的、有针对性的听觉处理 (AT) 训练可以改善干预特定的认知表现。为了研究 AT 干预特有的神经活动模式的时空变化，本研究使用脑磁图 (MEG) 成像来推导听觉编码过程中诱发的高伽马波段振荡 (HGO)，在接受 AT 或 CG 干预 50 小时（约 10 周）之前和之后。在刺激编码过程中，AT 干预特有的高伽马活动变化发生在左侧
节奏过早的新生儿大脑：听觉节拍和仪表的早期处理
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耳蜗植入之前和之后具有单一耳聋的患者的听觉皮质可塑性
摘要目的本研究研究了由后单面耳聋（SSD）引起的神经塑性变化，以及对耳朵耳朵的耳蜗植入的影响。使用正电子发射断层扫描（PET）/CT扫描仪植入前后，研究了从正常听力耳朵到大脑的声学信号的神经处理。方法在一项前瞻性临床试验中，八名患有语言后SSD的患者接受了人工耳蜗（CI）。动态想象，以将含有语音类元素的登录型的听觉任务的区域性大脑血流（RCBF）进行定位，而无需含义任何含义。在植入前和使用人工耳蜗植入至少8个月后，刺激了正常的听力耳朵（平均13.5，范围8.1-26.6）。八个年龄和性别匹配的受试者双方都有正常的听力为健康对照受试者（HCS）。在CI植入前刺激SSD患者的正常听力耳朵时，[15O] H2O-PET与HCS相比，两个半球的听觉区域显示出更对称的RCBF。使用CI增加了八名患者中的六名不对称指数（AI），表明对侧半球的活性增加。非参数统计数据显示，CI植入和HCS之前的患者之间的AI存在显着差异（P <.01），后CI植入后消失了（P = .195）。试验注册临床标识符：NCT01749592，2012年12月13日。结论功能性神经影像学数据表明，CI植入后神经元活性正常化的趋势，这支持CI在SSD患者中的有效性。