言语学习对听觉-发声运动系统神经可塑性的影响

经过长期言语或音乐训练之后人类的听觉皮层和听觉脑干对声音的感知具有神经可塑性，但是短期的言语学习是否可以在听觉系统形成神经可塑性尚未可知，并且听觉系统的神经可塑性与发声运动系统调控的交互性影响规律还缺乏研究。初步研究表明英语受试者经过短期言语学习训练后对汉语声调的感知能力明显增强，并且我们已经证实不同声调语言的受试者在听觉感知能力上的差异会对发声运动系统的调控造成不同的影响。据此，我们提出短期的言语学习可以形成听觉系统对声音感知的神经可塑性，并且这种神经可塑性能够影响发声运动系统的调控机制。本项目拟利用基于表现结果的短期言语学习方法，结合听觉反馈扰动技术和脑电/事件相关电位技术，研究听觉皮层和听觉脑干对声音的感知在经过短期的言语学习之后是否具有神经可塑性，探讨听觉感知神经可塑性的形成对言语运动调控的影响规律，揭示听觉感知和发声运动之间的内在交互机制。

通过利用听觉反馈扰动的声学技术和基于事件相关电位的神经生理学技术，本项目对长期学习经验和短期言语感知学习与听觉认知训练是否和如何影响听觉感知和发声运动系统的整合机制进行了一系列的研究。1）长期的语言学习和生长发育、老化以及病变能够影响言语运动调控的神经可塑性。研究表明，不同语言背景下的长期学习能够影响大脑皮层对言语运动的调控，进而形成听觉-发声系统的神经可塑性。在儿童听觉-发声系统的发育过程中，中枢神经系统利用听觉反馈对言语运动的调控机制存在年龄和性别的交互作用。而老年人相对年轻人更为依赖听觉反馈来对发声运动进行调控，帕金森氏病患者则由于前馈功能的损害而过度依赖听觉反馈，使得言语运动调控的能力受到损害。2）短期言语感知学习和听觉认知训练能够形成听觉-发声系统的神经可塑性。研究发现，基于泰国语的言语感知学习不仅能够提高听觉系统对不同声调的分辨能力，而且可以从行为学和神经生理学上影响听觉-发声系统对言语运动的调控。这首次表明短期的言语感知学习能够形成听觉-发声系统在言语运动调控方面的神经可塑性，说明言语感知系统的动态变化能够传导到发声运动系统，从而影响对言语运动的调控。而听觉认知训练研究表明听觉认知功能，特别是听觉注意和工作记忆能力的改变，能够影响听觉-发声系统对发声运动的调控。这意味着听觉-发声系统整合中可能存在认知系统-听觉系统-运动系统三者交互作用的新机制，从而为认知功能参与听觉-发声系统的整合提供了科学依据。3）基于数据分析方法和实验研究方案的改进工作。研究提出了基于顺应性和补偿性响应类型自动分类的新方法，并首次发现两种声学响应产生的神经机制存在差异。而采用主动发声和被动聆听的新实验方案，则揭示了发声过程中听觉皮层神经元活动的抑制与增强与听觉反馈刺激的时间和物理特性有关。本项目执行期间，共在Brain and Language、Clinical Neurophysiology、PLoS ONE在国际期刊上发表SCI论文7篇，并在2013年获得了1项国家自然科学基金面上项目的资助。综上所述，本项目的各项研究内容顺利完成，实现了预期的研究目标。本项目的研究证实了听觉-发声系统调控言语运动的机制具有可塑性，并且短期言语感知学习和听觉认知训练能够影响言语感知处理和言语运动调控的神经机制。这对于由于神经系统疾病导致的言语感知和言语运动障碍的康复治疗具有重要的临床意义。