Õhutaktiline integratsioon kõne tajumises | loodus

Õhutaktiline integratsioon kõne tajumises | loodus

Anonim

Abstraktne

Kõneleja näolt saadav visuaalne teave võib tugevdada ühte või häirida 2 täpset kuulmistunnet. Sellist teabe integreerimist kuulmis- ja visuaalsetesse voogudesse on täheldatud funktsionaalsete kujundusuuringute 3, 4 käigus ning seda on tavaliselt seostatud sageduse ja robustsusega, millega tajujad kokku puutuvad sündmuspõhist teavet nende kahe viisi kaudu. Kombatava modaalsuse lisamist on pikka aega peetud oluliseks järgmiseks sammuks multisensoorse integratsiooni mõistmisel. Varasemad uuringud on siiski leidnud, et kombatav sisend mõjutab kõne tajumist ainult piiratud tingimustel, kas siis, kui tajujad olid ülesandest 6, 7 teadlikud või kui nad olid saanud koolituse ristmoodilise kaardistamise koostamiseks 8, 9, 10 . Näitame siin, et tajujad integreerivad kuuldava kõne tajumise ajal naturalistliku kombatava teabe ilma eelneva koolituseta. Tuginedes tähelepanekule, et mõned kõnehelid tekitavad pisikesi püüdluspurskeid (näiteks inglise keeles „p”) 11, kandsime osaleja nahale kergeid, kuuldamatuid õhupuhutusi kahes kohas: paremas käes või kaelas. Nahast õhupuhumisega samaaegselt kuuldud silbikesed kuulsid tõenäolisemalt aspireerituna (näiteks põhjustades osalejatele kõla "b" kui "p"). Need tulemused näitavad, et tajutajad integreerivad sündmuste jaoks vajaliku puutetundliku teabe kuulde tajumisse samamoodi nagu visuaalne teave.

Peamine

Paljud keeled kasutavad leksikaalsete põhikontrastide edastamiseks õhu väljasaatmist ehk 'aspiratsiooni' 12 . Ingliskeelsed inimesed kasutavad seda mehhanismi aspireeritud helide, näiteks „pa” ja „ta”, eristamiseks aspireerimata helidest, nagu „ba” ja „da”. Kõik neli inimese naha mehaanoretseptorit 13, aga ka karvanääpsude mehaanoretseptorid 14 reageerivad õhupuhutustele. Aerodünaamiliselt iseloomustatakse puhvi kui turbulentse õhuvoolu lühikest purunemist suhteliselt kõrgema algrõhuga 15, 16, mis on iseloomulik aspireeritud kõnehelides tekkiva mööduva rõhumudeli 17 korral .

Lõime kuulmisstiimulid, registreerides inglise keeles emakeelena kõnelevate meeste silpide „pa”, „ba”, „ta” ja „da” kaheksa kordust, vastates kestusele (390–450 ms), põhisagedusele ( langev samm 90 Hz-st 70 Hz-ni) ja intensiivsus (normaliseeritud 70 detsibellini (10 -5 W m -2 ). Osalejad kuulsid silpe kahes eraldi plokis: üks sisaldab ainult labiaalseid kaashäälikuid ('pa' ja 'ba'), muud, mis sisaldavad ainult alveolaarseid kaashäälikuid ('ta' ja 'da'). Mõlemas plokis oli 16 ainulaadset märki, mida kuuldi neli korda - kaks korda ainult kuulmiskontrollidena ja kaks korda - koos kombatavate stiimulitega. Kuulmisstiimulitega kaasnes valge müra, mida mängiti maht, mis on mõeldud sümboolse identifitseerimise üldise täpsuse vähendamiseks ja seega olulise ebamäärasuse tekitamiseks; tegelik täpsus on dokumenteeritud lisatabelites 1–3.

Kasutasime õhukompressori külge kinnitatud solenoidventiili, et sünteesida õhuprofiile (mööduva piiri seisund), kõrgsageduslikku müra, madala sagedusega popi kestust ja vokaalide loomuliku kõne aspiratsiooni alguse ajalisi suhteid replitseerivaid õhupuhumisi.

Meie esimeses katses kanti õhu puhvis naha parema pöidla ja nimetissõrme vahel nahale käe seljapinnale naha kaudu ¼-tollise (0, 635 cm) vinüültorustiku abil 6 naela ruutmeetri kohta (psi; 6 psi - 421, 84 g cm - 2 ) fikseeritakse nahapinnast 8 cm kaugusele. Käe tagumine osa valiti seetõttu, et sellel on kõrge kombatav tundlikkus 18, ja kuna see on koht, kus on täheldatud, et taktiilne stimulatsioon koos õhuvooluga põhjustab mõne teise astme kuulmiskoore neuronite mittespetsiifilise aktiveerimise makaakides 19 .

Me arvasime, et osalejatel võib olla palju varasemaid kogemusi õhupuhumistega käel koos kõnehelidega - alates nende enda hääle samaaegsest kuulmisest ja kõne ajal oma kätel hingamise tunnetamisest. Et teha kindlaks, kas koostoime püsib ka kehaasendis, kus puudub sagedane enesetunnetus, kavandasime teise eksperimendi, mille käigus kandsime õhukaelad kaela keskpunkti suprasternaalse sälguga - kohta, kus osalejad tavaliselt ei saa otsese õhuvoolu ajal oma kõnetootmine (kuigi arvatavasti tunnevad tajujad vähemalt harvadel juhtudel vestluskaaslaste õhku oma nahal). Sarnaselt käsikatsega viidi õhupuhud läbi ¼-tollise vinüültoru 6 psi juures, fikseerituna 8 cm kaugusel nahapinnast.

Lisaks käe- ja kaelaproovidele töötati välja ainult kuulmiskatse, mis tagaks, et õhupuhud olid osalejatele kuuldamatud. Selles katses pandi ¼-tolline toru vahetult osalejate parema kõrvaklappide kõrvale 5 cm kaugusele ja rõhule 6 psi, mis oli suunatud tangentsiaalselt ettepoole, nii et õhuvoolu ei oleks tunda otse nahal ega juustel.

Üks stereo helisignaal andis nii osalejate kuuldavaid helisignaale kui ka aktiveerimissignaali õhuklapi avamiseks. Parempoolne kanal kandis kõneldavad silbid mõlemasse kõrva läbi osalejate kantavate kõrvaklappide, vasakpoolne kanal aga aktiveeris solenoidi, väljastades pinge kaudu arvuti helikaardi maksimaalse amplituudiga (∼ 1 V) 50 ms 10 kHz siinuslaineid võimendi releele. Siinuslained olid ajaliselt joondatud kõnesignaaliga nii, et pärast süsteemi latentsuse korrigeerimist väljusid õhupuhud torust, alustades 50 ms enne vokaali algust ja lõppedes vokaali tekkimise hetkega, simuleerides nii looduslikult toodetud inglise aspireeritud kaashäälikute ajastamist .

Kõigis katsetes testiti mees- ja naissoost osalejaid. Enne katset öeldi osalejatele, et nad võivad kogeda taustmüra ja ootamatuid õhupuhumisi. Osalejad istusid helikindlas boksis ja neil paluti nuppu vajutades tuvastada, kas nad kuulsid labiaalplokis „pa“ või „ba“ ja alveolaarplokis „ta“ või „da“. Seejärel pandi osalejatele silma kinni ja neile tehti helisummutavate kõrvaklappide kaudu kuulmisstiimulid. Taktiilsete stiimulite väljastamiseks vajaliku varustuse seadistamine viidi lõpule pärast seda, kui osalejatel tehti silmade varjamine õhupuhutuste keha varjamiseks.

Variatsiooni korduvate mõõtmete segatud konstruktsiooni dispersioonanalüüs viidi läbi kahe eksperimendi (käsi-, kaela- ja kuulmis-) kahe kaashääliku aspiratsioonitingimusega (aspireeritud ja aspireerimata) kahe õhuvoolu tingimusega (olemasolu ja puudumine) kahes liigenduskohas (labiaalne ja alveolaarne): ainult). Tulemused näitasid aspiratsiooni nõrka peamist mõju ( F (1, 63) = 5, 426, P = 0, 023) (see tähendab, et tajujad tuvastavad kõigis katsetes hõlpsamini aspireerimata peatused) ja koha ( F (1, 63) = 6, 714, P = 0, 012) (see tähendab, et tajutajad olid pisut täpsemad tajudes alveolaarseid ja labiaalseid peatusi) ning aspiratsiooni tugevad peamised mõjud × õhuvool ( F (1, 63) = 26, 095, P <0, 001) (õhuvool põhjustas nii sissehingamata kui ka aspireeritud peatuste tajumise) sagedamini aspireerituna) ja aspiratsioon × õhuvool × eksperiment ( F (2, 63) = 7, 600, P = 0, 001) (see tähendab õhuvoolu mõju, mida rakendatakse kaela- ja käekatsetele, kuid mitte ainult kuulmiskatsetele) . Õhuvoolu ega õhuvoo ja katse vahelise interaktsiooni olulist peamist mõju ei olnud (st õhuvoolu rakendamine ei mõjuta stiimulite tajumise üldist täpsust). Muid olulisi mõjusid ei täheldatud.

Et teha kindlaks, kas käe- ja kaelakatsetes oli aspiratsiooni ja õhuvoolu vahel olulist vastasmõju, kuid mitte ainult kuulmiskatse, tehti eraldi dispersioonanalüüsid korduvmõõtmetega aspiratsioonifaktoritega (aspireeritud versus imemiseta) ja õhupuhutitega (olemas versus puuduvad) viidi läbi kõigi katsete nii alveolaarsete kui ka labiaalsete plokkide jaoks. Lisaks sellele tehti selleks, et teha kindlaks, kas need koostoimed näitasid nii aspireeritud stopptaju suurenemist kui ka sekkumist aspireerimata stopptajuga, viidi õhutõmbeid (olemasolevaid versus puuduvaid) võrreldavate dispersioonianalüüside ühesuunaliste korduvate mõõtmistega ükshaaval aspireeritud ja aspireerimata märgide jaoks eraldi.

Käsieksperimendi tulemused näitasid, et õhupuhumiste interaktsioon aspiratsiooni tajumisega oli oluline ( α = 0, 05) nii alveolaari ( F (1, 21) = 17, 888, P <0, 001, osaline η 2 = 46, 0%) kui ka labiaalsed ( F (1, 21) = 14, 785, P <0, 001, osaline η 2 = 41, 3%) plokid (joonis 1). Lisaks suurendas õhutõmbejõud aspireeritud sümbolite ('pa' ( F (1, 21) = 14, 309, P = 0, 001, osaline η 2 = 40, 5%) ja "ta" ( F (1, 21) korrektset tuvastamist) = 8, 650, P = 0, 008, osaline η 2 = 29, 2%)) ja segas sissehingamata sümbolite korrektset tuvastamist ('ba' ( F (1, 21) = 5, 597, P = 0, 028, osaline η 2 = 21, 0%) ja 'da' ( F (1, 21) = 16, 979, P <0, 001, osaline η2 = 44, 7%).

Image

a, labiaal; b, alveolaar.

Täissuuruses pilt

  • Laadige alla PowerPointi slaid

Kaelaeksperimendi tulemused näitasid, et õhupuhumiste koostoime aspiratsiooni tajumisega oli oluline nii alveolaarse (F (1, 21) = 5, 466, P = 0, 029, osalise η 2 = 20, 7%) kui ka labiaalse (F (1), 21) = 8, 404, P = 0, 009, osaline η 2 = 28, 6%) plokid (joonis 2). Lisaks parandas õhutõmbejõud aspireeritud sümbolite ('pa' ( F (1, 21) = 7, 140, P = 0, 014, osaline η 2 = 25, 4%) ja 'ta' ( F (1, 21) = 6, 020, P = 0, 023, osaline η 2 = 22, 3%)) ja see näitas häirete nõrka mõju õhutamata sümbolite korrektsel tuvastamisel ('ba' ( F (1, 21) = 3, 421, P = 0, 078, osaline η 2 = 14, 0%) ja 'da' ( F (1, 21) = 1, 291, P = 0, 269, osaline η2 = 5, 8%)).

Image

a, labiaal; b, alveolaar.

Täissuuruses pilt

  • Laadige alla PowerPointi slaid

Ainult kuuldava katse korral (alveolaarne või labiaalne blokaad, F (1, 21) <1) ei leitud aspiratsiooni ja õhupuhutuste vahel olulist koostoimet, mis kinnitas, et osalejad ei kuulnud õhuvoolu ega kompressori aktiveerimist (joonis 3).

Image

a, labiaal; b, alveolaar.

Täissuuruses pilt

  • Laadige alla PowerPointi slaid

Meie avastused toetavad hüpoteesi, et inimese tajumissüsteem integreerib konkreetset, sündmusega seotud teavet kuulmis- ja kombatavates moodustes täpselt samal viisil, nagu seda on varem täheldatud kuulmis-visuaalse ühendamise korral. See efekt ilmneb tajutajatel, kellel pole eelmist väljaõpet ega ülesannet teadlik, ning kehakohtades, kus sagedane kogemus seda mõju tõenäoliselt ei tugevda. Need tulemused täiendavad hiljutist tööd, mis näitab somatosensoorse süsteemi seotust kõne tajumisega 20, mis viitab sellele, et kõne neuraalne töötlemine on laiemalt multimodaalne, kui seni arvati. Käesolevas töös kasutatud meetodid esindavad mudelit, mis võimaldab tulevikus uurida passiivse heli-taktiilse ja visuaalse taktiilse integratsiooni funktsionaalseid kujutise uuringuid, aga ka mittesensoorset taju käsitlevaid käitumuslikke uuringuid varem testimata populatsioonides, sealhulgas imikud ja pimedad. Kuna need leiud kirjeldavad taju paranemist passiivse tajumise ajal, viitavad need võimalikele tulevastele suundadele heli- ja telekommunikatsioonirakendustes ning abivajajatele vaegkuuljatele.

Meetodite kokkuvõte

Sünteetilised õhupuhurid

Õhuvoolu seade koosnes 3-gallonilisest (11, 35-l) Jobmate õlita õhukompressorist, mis oli ühendatud IQ-ventiilide sisse-välja kahesuunalise solenoidklapiga (mudel W2-NC-L8PN-S078-MB-W6.0-V110). ) ühendatud Campbell Hausfeld MP513810 õhufiltriga, mis vähendas ¼-tollise vinüültorustiku kaudu juhitavat helitugevust. Torud juhiti läbi kaabelpordi helikindlasse ruumi ja paigaldati mikrofoni poomialusele. Sünteetiline puhveti õhuvool oli tuubist väljumisel kiiresti turbulentne, keskmise turbulentsi kestusega 84 ms, võrreldes meie kõneleja keskmise (keskmise) 'pa' 60 ms häälitsemise ajaga, ja lähedane hääliku tekkimise ajavahemikule 54 –80 ms ingliskeelse sõna algusega hääletu (aspireeritud) peatuse korral 12 . Sünteesitud pihustite väljundrõhku reguleeriti nii, et löögid olid osalejatele minimaalselt tajutavad. Sellisena näitasid mikrofoni salvestused 8 cm juures sünteetiliste pulbrite keskmist suhtelist mittemõõtmelist keskmist rõhku 0, 023, võrreldes meie esineja keskmise pa-ga 0, 096.

Protseduur

Kokku testisime 66 osalejat, 22 iga katse (käe ja kaela) ja ainult kuulmiskatse jaoks. Pooled said kõigepealt labiaalse ('pa', 'ba') ploki ja pooled alveolaarsed ('ta', 'da'). Igas plokis kuulsid osalejad 12 harjutuslikku žetooni (kuus õhupuhutiga ja kuus ilma), millele järgnes 16 katsetunnet iga seisundi kohta (aspireeritud versus õhuta, pihusti versus ilma pihustamata, randomiseeritud), kokku 64 eksperimentaalset žetooni ploki kohta. Java 1.6-sse kirjutatud kohandatud arvutiprogramm salvestas kohandatud klaviatuurilt vastused ja esitas pärast iga vastust uusi märgiseid 1500 ms. Pooled osalejatest vajutasid aspireeritud vastuse saamiseks vasakut nuppu ja pooled paremat nuppu.

Täiendav teave

PDF-failid

  1. 1

    Täiendav teave

    See fail sisaldab lisameetodeid, lisajoonist 1 ning selgitusi ja lisatabeleid 1-3.

Kommentaarid

Kommentaari esitamisega nõustute järgima meie tingimusi ja kogukonna juhiseid. Kui leiate midagi kuritahtlikku või mis ei vasta meie tingimustele või juhistele, märkige see sobimatuks.