言语感知和生成过程镜像神经元的功能分析

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言语感知与言语生成过程是复杂的神经控制过程,探索这一机制,不仅更有利于了解大脑功能的机制,同时也将助于全国数以百万计的言语障碍患者的治疗与康复。在过去的研究中,人们发现言语感知过程之中,参与活动的脑区不仅包含言语感知相关脑区,部分言语生成相关脑区也有激活,例如布洛卡氏区等。对于这一现象的解释,很多科学家支持是大脑在镜像神经元的作用下产生的结果。镜像神经元是由意大利科学家Rizzolatti在上世纪九十年代发现的,它指的是这样一类神经元:动物在做出某种动作和在看其他个体做相同动作两个过程中,都激活的神经元。而在人脑中,人们在说话时,即言语生成过程中,以及在听其他人说话时,即言语感知过程中,布洛卡氏区都有所激活,具有镜像神经元的特性。随着十几年来科学技术的发展,功能性磁共振成像逐渐在大脑研究中普及。通过功能性磁共振成像实验,人们已经证实了布洛卡氏区确实具有镜像属性。然而,由于功能性磁共振成像在的时间精度上的劣势,既得结果也仅仅是证明了镜像神经元的存在,并没能解释镜像神经元在言语感知和生成过程中的运作机理。本论提出,使用时间精度上高于功能性磁共振成像的脑电信号溯源方法,测量人脑在言语感知过程当中头皮表层电流的变化,通过溯源运算获得整个过程中脑区激活情况,探究镜像神经元在言语感知过程中扮演的角色,最终阐释言语感知和生成两个过程的内在联系和工作机理。在实验中,本文使用了128导电极帽采集脑电数据,在尽量减少了空间精度上损失的同时,获得了时间精度较高的数据。在实验材料上,选取了中文双字动词这种有利于激发脑区活动的一类词语作为材料,同时使用了不包含中文词义的假词作为对比。实验中采用了主成分分析和独立成分分析等一系列信号处理的方法,用于信号的预处理。所得结果,不仅观察到了在言语感知过程中,布洛卡氏区有所活动的溯源结果,证明了镜像神经元的存在性;更进一步观察到了脑区在背侧通路迁移的整个过程,提出了一种基于镜像神经元的言语感知过程的活动机制。在达到上述研究目的之外,同时也证实了脑电溯源方法的可行性,为更进一步的探究提供了数据及理论支持。
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