IEEE trans:经颅脑刺激对对人理解的影响

2021-10-13 15:41:34 来源:
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音调两处置需要人脑实时两处置音素、音节和词汇级别的个人信息。人脑脑社区活动追踪音调讯号的宽带渐进,这有助于将音调划分并成多种不同的功能单元。值得注意是,脑磁示意图和脑追踪的脑磁力示意图测算表明,比较于磁带讯号,追踪以两种多种不同的等待时间延迟用到。因此,平均100ms的中期等待时间延迟无论如何与两处置较少低水平的物理现象特质(如人声幅度和音素)有关,而平均250ms的较高约等待时间延迟也许解读了对更加复杂的语言形态(如语法和语义个人信息)的神经元两处置。

本文的目地是分析经颅脑冲动磁力路对话语阐释的影响。如果细恢复期和高约恢复期音调渐进的神经元追踪在音调两处置中都起到多种不同的功用,例如分别应用于较少低水平的物理现象两处置和较高低水平的语言两处置,则可以预期这种关联性。当用精心设计音调渐进的磁力路冲动人脑时,细恢复期和高约恢复期并所含的多种不同功用可不该显露出,比较于磁带讯号,细恢复期和高约恢复期并所含都被都与可不的神经元并所含的恢复期等待时间延迟,并且被多种不同的透射。值得注意地,人们期待音调渐进和磁带讯号相互间的某个透射归因于音调阐释的提高,而另一个透射归因于音调阐释的减弱。同时,这不能造并成了一个规律性的采样音调阐释根据收尾的冲动。如果细恢复期和高约恢复期对音调渐进的神经元追踪在音调两处置中都起着多种不同的功用,那么这两个恢复期对音调阐释的规律性采样也许多种不同。

17名人脑(8名女同性恋,9名异性恋)参与了本分析。人脑被展现由四个异性恋说话者组并成的着重杂音中都的尽也许女同性恋人声所说的词汇(示意图1)。自发性同时接受经颅磁力冲动。却说完一个词汇后,自发性重复他们却说到的内容,他们的答案被记录下来,并通过自动音调到文本转换成展开评分。通过渐进程序改变词汇的比特率(SNR),以检验与词汇接收也就是说(SRT)比较可不的SNR(也就是说为50%)。

每个自发性的SRT经历为16种多种不同表达方式的经颅脑冲动。作为对可不先决条件, 领域假冲动,包括一个细时间的初始磁力路,只能细时间500毫秒。有别于直流磁力弧和直流阴极冲动作为额外的冲动作法。实验室分为两个外,每个外检验人脑在八种多种不同表达方式的磁力路冲动下的SRT。对于每个自发性,16种多种不同表达方式的经颅磁力路在两个化疗中都被随机分派,并且他们在每个化疗中都的展现时序也被随机分派(每个化疗中都检验8种情况)。这造并成了了一个双盲实验室,自发性和实验室者都不发觉施加磁力路表达方式的时序,直到实验室的两外都结束。

实验室设计

青年人们坐在人眼昏暗的消声室里舒适的凳子上,磁力阻摆放在背上,阻抗极小10kΩ . 为每个自发性分别选择应用于冲动的最小磁力路强度。为此,提议了细时间5秒的3赫兹贝塞尔振荡。频域由100渐渐增高μ也就是说为1500μ以100步为单位μ一个。17名自发性的最小磁力路区域为0.2 mA–1.5 mA(平均0.9 mA,标准差0.42 mA)。昆虫和假设分析表明,通过截面积为35 cm2的磁力阻施加的最小磁力路为1.5 mA,低于即会单个神经元元动作磁力位所需的也就是说。因此,另加磁力路可造并成了脑社区活动,但不能造并成了脑社区活动。在每个实验室每一集之前的一个简细的练习每一集中都,以便熟悉尽也许音调和着重噪声的表达方式。尽也许人声的声级固定在75分贝声压级。

人声和磁力冲动都是在磁力脑(Windows7操作系统)上以数字作法归因于的。这两个讯号都通过USB-6212 BNC仪器转换成并成精心设计波形。然后人声冲动通过微控制器并之后插入音箱,音箱被放有在人脑的耳道中都。磁力冲动装置将磁力压讯号转换成并成所需的磁力路。通过神经元冲动装置监测磁力路讯号。两个神经元冲动装置分别连接到两个橡胶脖子磁力阻上,一个应用于冲动,另一个应用于前往磁力路。为了减小脖子阻抗并取得良好的受伤害,将橡胶磁力阻一两处的海绵垫摆放在背上之前用0.9%的水里林缘。两个冲动磁力阻被放有在全球性10-10系统的T7和T8前方的却说觉脑上。将取得的讯号比较于磁带讯号方向移动了这两个等待时间延迟。因此,磁力路冲动滞后于音调讯号100ms或250ms。

首先检验了使用的音调讯号的渐进不具广谱,并且它们不受单一频率的支配。辨认出波段在1-12Hz的频率区域内显示出都与当大的贡献。因为波段在平均2赫兹两处显示出一个略低于,对可不于500毫秒的生命期。自关的在0ms时用到单峰,但在30ms时无都与当大关的−500毫秒、500毫秒或其他等待细时间。因此,音调讯号是非生命期的。促使计量了音调渐进的渐进转轴和等待时间转轴相互间的人关系。对于贝塞尔波动的讯号,渐进转轴实际上都与当于等待时间上的某个转轴,并且这在量度由多种不同渐进和多种不同等待时间延迟转轴的此类讯号相互间的关的性时趋于轻微。

渐进线在等待时间和渐进上方向移动的人关系

为了促使检验某个渐进转轴的音调渐进与被某个等待时间延迟等待时间延迟的渐进是单独的,量度了多种不同渐进波动和多种不同等待时间转轴的渐进的关的性。只有在恢复期关联性不最多100毫秒的才会,这些讯号才会都与当大关的。更是是等待时间延迟极小−100ms或大于100ms与没有等待时间等待时间延迟但被任何渐进方向移动的渐进不关的。因为250ms的等待时间延迟和100ms的等待时间延迟都与距最多100ms,所以100ms等待时间延迟时的透射渐进与250ms等待时间延迟时的透射渐进是单独的。细恢复期100ms和高约恢复期250ms相互间,通过冲动收尾对话语阐释的缓冲是多种不同的。值得注意是,每个恢复期增加/减少话语阐释的冲动收尾是多种不同的。

在两个多种不同的恢复期对话语阐释的多种不同缓冲也许解读了两个恢复期在话语加工中都所起的多种不同功用。对音调两处置的神经元程序的促使阐释也许造并成了应用于音调提高的更加好类型的磁力路冲动,并且磁力路冲动反过来也许提供聚焦音调阐释的神经元程序的工具,当我们将每个人脑的收尾与赋予该人脑最佳话语阐释的收尾对齐时,话语阐释的采样趋于更加加嘈杂且不那么都与当大。这表明神经元冲动改善和减小话语阐释的收尾在被考中都相互间是比较保持一致的。事实上,在恢复期为250毫秒时,我们注意到到每个人脑的常规都与产自不均匀,聚集在60毫秒数。

关于冲动收尾对话语阐释的缓冲, 有别于了两种多种不同的统计资料都与当大性检验,断定了一些多种不同的结果。只有250毫秒的等待时间延迟和120毫秒的生命期才有都与当大波动.在中期和末期恢复期的经颅磁力路冲动都以非线性作法缓冲话语阐释。这一辨认出基于SRT渐进依赖性的多生命期假设。通过磁力路冲动对脑夹带的采样也许是非线性的,通过音调渐进的神经元追踪对音调阐释的采样也是非线性的。对这种都与当大非线性性质的促使分析可有别于数据分析流体动力学的量度假设,例如通过最近提议的应用于音调区块的停靠站数据分析,并可概述如何优化磁力路冲动以采样噪声阐释中都的音调。

本文结果除了在噪声阐释中都来展开话语的潜在领域外,声磁力合组冲动为神经元系统疾病的非侵入性治疗开拓了也许性.

S. Kadir, C. Kaza, H. Weissbart and T. Reichenbach, "Modulation of Speech-in-Noise Comprehension Through Transcranial Current Stimulation With the Phase-Shifted Speech Envelope," in IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering, vol. 28, no. 1, pp. 23-31, Jan. 2020, doi: 10.1109/TNSRE.2019.2939671.

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