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自然音乐聆听过程中的皮质活动反映了基于长期经验的短期预测
摘要 期望塑造了我们的音乐体验。然而，听众形成旋律期望的内部模型仍然存在争议。期望是源于格式塔原则还是统计学习？如果是后者，长期经验是否起着重要作用，还是短期规律就足够了？最后，多长的情境可以影响情境期望？为了回答这些问题，我们向人类听众展示了西方古典音乐的各种自然主义作品，同时使用 MEG 记录神经活动。我们使用各种音乐计算模型（包括最先进的变压器神经网络）量化了音符级的旋律惊喜和不确定性。时间分辨回归分析显示，额颞传感器上的神经活动跟踪旋律惊喜，特别是在音符开始后约 200 毫秒和 300-500 毫秒内。这种神经惊喜反应与感觉声学和适应效应无关。神经惊喜最好由结合长期统计学习的计算模型来预测，而不是简单的格式塔式原则。然而，有趣的是，惊喜主要反映了少于十个音符的短距离音乐环境。我们在公开的 EEG 数据集中展示了我们新颖的 MEG 结果的完整复制。总之，这些结果阐明了在自然音乐聆听过程中塑造旋律预测的内部模型。
在说话和聆听过程中，额颞区域的连接性在句法结构构建中的作用
已发现，句子生成和理解的神经基础设施大部分是共享的。在说话和听的过程中，会使用相同的区域，但根据模态的不同，它们的激活强度会有所不同。在本研究中，我们调查了模态如何影响先前发现的跨模态句法处理区域之间的连接。我们确定了成分大小和模态如何影响左下额叶 (LIFG) 和左后颞叶 (LPTL) 的三角部与 LIFG 的岛叶部、左前颞叶 (LATL) 和大脑其余部分的连接。我们发现成分大小可靠地增加了这些额叶和颞叶 ROI 之间的连接。两个 LIFG 区域和 LPTL 之间的连接在两种模式下都随着成分大小而增强，并且在生成过程中上调，可能是由于额叶皮层的线性化和运动规划。两个 ROI 与 LATL 的连接较低，并且仅在成分较大时才增强，这表明 LATL 在两种模式下的句子处理中都发挥了贡献作用。因此，这些结果表明，额颞区域之间的连接在句子生成和理解的句法结构构建中上调，为跨模态的句子级处理共享神经资源提供了进一步的证据。
在说话、聆听和自我聆听过程中，大脑对语音包络的同步时间
本研究调查了语音产生、聆听和自听过程中语音包络跟踪的动态。我们使用的范例是，参与者聆听自然语音（聆听）、产生自然语音（语音产生）和聆听自己语音的回放（自听），同时用脑电图记录他们的神经活动。在时间锁定脑电图数据收集和听觉记录与回放之后，我们使用高斯 copula 互信息测量来估计脑电图中的信息内容与听觉信号之间的关系。在 2 – 10 Hz 频率范围内，我们确定了语音产生和语音感知过程中最大语音包络跟踪的不同延迟。最大语音跟踪发生在感知过程中听觉呈现后约 110 毫秒，以及语音产生过程中发声前 25 毫秒。这些结果描述了说话者和听众语音跟踪的特定时间线，符合语音链的概念，因此也与交流延迟有关。
低频神经活动反映了语音聆听过程中基于规则的分块
摘要 分块是序列处理的关键机制。语音序列的研究表明，低频皮质活动会跟踪口语短语，即由隐性语言知识定义的词块。在这里，我们研究低频皮质活动是否反映了序列分块的一般机制，并能跟踪由临时学习的人工规则定义的词块。实验记录了对一系列口语单词的脑磁图 (MEG) 反应。为了将单词属性与词块结构分离，两个任务分别要求听众将语义相似或语义不相似的单词对分组为词块。在 MEG 频谱中，可以观察到词块速率的清晰响应。更重要的是，词块速率响应与任务相关。它与词块边界相位锁定，而不是与单词之间的语义相关性锁定。结果强烈表明，皮质活动可以跟踪基于任务相关规则构建的词块，并可能反映词块级表示的一般机制。