对音调滑动的响应频率：频率范围，方向和电极蒙太奇的影响外文翻译资料

英语原文共 9 页

Hearing Research 375 (2019) 25e33

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Hearing Research

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研究论文

对音调滑动的响应频率：频率范围，方向和电极蒙太奇的影响

Curtis J. Billings a，b，*，William J. Bologna a，b，Ramesh Kumar Muralimanohar a，b，

Brandon M. Madsen a，Michelle R. Molis a，b

美国俄勒冈州波特兰市VA波特兰医疗保健系统国家康复听觉研究中心

b美国俄勒冈州波特兰市俄勒冈健康与科学大学耳鼻喉科/头颈外科

a r t i c l e i n f o

文章历史：

2018年9月27日收到修订后的表格

2019年1月1日

2019年1月16日接受

2019年1月23日在线提供

a b s t r a c t

语音中的频谱（频率）和幅度线索随时间快速变化。研究这些动态特征的神经编码可能有助于改善语音感知困难的诊断和治疗。本研究使用色调滑动作为动态语音的简单近似，以更好地理解语音的基本神经表示。使用在滑行方向（上升和下降）和频率变化程度（1个，3个，3个和1个倍频程）上变化的六个信号，从10个年轻的正常听力成人中记录频率跟随响应（FFR）。此外，使用两个不同的电极蒙太奇（垂直和水平）同时记录FFR。使用响应强度（信噪比）的测量和时间相干性的测量（刺激 - 响应相关系数）在三个时间窗口上分析这些因子。结果证明了范围，蒙太奇和蒙太奇窗口相互作用的影响。 SNR和刺激 - 响应相关性测量对这些因素的敏感性不同。这些结果表明FFR很好地反映了简单音调刺激的动态声学特性。需要进一步的研究来确定神经编码对于更自然的动态语音信号和听觉处理受损的人群的差异。

由Elsevier B.V.发布

1. Introduction

日常的聆听环境充满了动态听觉信号，如频率和幅度不同的语音。 语音可以被概念化为声学特征的多层集合，例如起始，偏移，基频，谐波，共振峰，共振峰转换，结构和语音包络（Abrams和Kraus，2009）。 因为语音理解取决于听觉系统对动态声学线索的编码程度，更好地理解动态刺激的基础神经处理可能有助于改善在复杂听力环境中经历的听力困难的诊断和治疗（例如，当存在背景噪声时））。 言语是一种极其复杂的信号，通常在心理物理学和神经生理学实验中使用更简单的刺激来进行更严格的对照研究

*通讯作者。 Curtis Billings，VA Portland Health Care System，3710 SW US Veterans Hospital Rd（NCRAR），Portland，OR，97239，USA。

电子邮件地址：Curtis.billings2@va.gov（C.J。Billings）。可以处理与语音相关的声学提示。例如，简单的音调滑动被用作研究语音频率变化的神经编码的起点，因为它们可以被设计成近似动态线索的轨迹，例如共振峰过渡和语音音高轮廓（例如，Clinard和Cotter， 2015年）。

频率跟随响应（FFR）是用于检查听觉刺激中不同类型频率变化的脑干水平神经编码的有用工具（Aiken和Picton，2008a，b）。 FFR代表从耳蜗到下丘的神经处理（Chandrasekaran和Kraus，2010），也有来自听觉皮层的潜在贡献（Coffey等，2016）。 FFR对简单和复杂信号的动态特性的敏感性使其具有广泛用于研究对于语音辨别重要的声学特征的编码（Batra等，1986; Krishnan和Gandour，2009; Skoe和Kraus，2010）。我们的重点是提高我们对简单音调滑动的神经响应的理解，这些滑动在频率范围和滑行方向上有所不同，以准备在即将到来时使用更复杂和逼真的语音近似

调查。

心理物理学（Collins和Cullen，1978; Gordon和Poeppel，2001）和生理学（Maiste和Picton，1989; Krishnan和Parkinson，2000）研究都证明了对上升刺激的改善反应。有人认为，由于沿基底膜的行波分散，这种不对称的来源是耳蜗（Collins和Cullen，1978; Krishnan和Parkinson，2000; Gordon和Poeppel，2001）。 Gordon和Poeppel（2001）的发现表明，音调滑行方向识别的不对称程度与频率变化率有关：听众在识别上升音调时比在6.2和25.0之间的速率更好地识别上升音调。八音度/秒。然而，耳蜗中的分散速率可能太快而不能解释滑翔感知中的方向不对称，并且始终未观察到不对称性（Arlinger等，1977; Elliot等，1989; vanWieringen和Pols，1994）。 ; Clinard和Cotter，2015）。然而，在神经反应中仍然可以观察到滑行率的影响：Clinard和Cotter（2015）发现，对于音调滑动具有更快的激励 - 响应相关性，具有更快的频率变化率（6667 Hz / s）与较浅斜率（1333 Hz / s）的滑翔相比。除了频率变化的方向和速率之外，绝对刺激频率本身似乎是一个关键因素，因为FFR通常表示比较高频率更好的频率（Krishnan和Parkinson，2000; Galbraith等，2000）。在评估色调滑动的神经编码时，FFR电极

蒙太奇对记录的回复有显着影响。加尔布雷思等人。 （2000）发现，与垂直蒙太奇（顶点到连接的乳突）相比，从水平电极蒙太奇（耳朵到耳朵）进行记录通常会导致更大的振幅和更高的信噪比（SNR）。 133和950赫兹。在500赫兹以上观察到特别明显的差异，这表明水平蒙太奇的目标是一个声学神经基因，锁相频率高达4e5 kHz（Rupert等，1963; Tasaki，1954），而垂直蒙太奇可能反映更多中央脑干发生器（Marsh，Brown，et al。，1975; Galbraith，1994）。此外，King等人。 （2016）报道，当用水平蒙太奇而不是垂直蒙太奇录制时，FFR具有较短的延迟，这进一步支持了水平蒙太奇反射比垂直蒙太奇捕获的活动更周边的活动的假设。

目前的研究旨在针对三个关键因素

上述滑动方向，频率变化率和记录电极蒙太奇是一个统一的实验范例，旨在研究这些因素如何相互作用。这是系统研究未来更复杂和类似语音的动态刺激的必要准备步骤。我们对文献的回顾使我们假设缓慢上升的色调滑动将导致最强大的FFR，并且将所有滑动的平均频率范围限制在以500Hz对数中心的范围将揭示电极蒙太奇的一致效果。

Methods

• 1. Participants

年龄为24e33岁的10名成年人（7名女性，3名男性）（平均28.1，SD 3.6）参加了这项研究。 所有参与者在测试耳朵中具有正常听力，在250至4000Hz的所有倍频程频率下定义为20dB HL的阈值。 没有人报告采取诱导睡眠或改变情绪的药物。 所有人都是为参与而获得的，并提供了知情同意。

• 1. Stimuli

刺激是六个音调滑动，其方向变化（频率上升或下降）和频率总变化的程度（1 3，2 3或1个倍频程）。 表1给出了起始频率和结束频率。每个滑行的频率极值以log2（倍频程）标度为中心约500 Hz，瞬时频率在滑翔持续时间120 ms内线性变化，如图1所示。 在Matlab（MathWorks，Natick，MA）中生成零相位正弦波，具有5ms余弦上斜坡和斜坡。 为了允许交替极性呈现，通过将每个采样点处的幅度乘以1来导出每个滑行的相位反转副本。将刺激数字地存储为具有16位LPCM编码的44.1kHz WAV文件。

• 1. Data acquisition and processing

测试在声音处理和电屏蔽测试室内进行，参与者可以舒适地躺在扶手椅上，脚凳伸展。为了尽量减少肌源性生活，鼓励参与者放松并指示他们避免不必要的运动;睡觉是鼓励的。六个滑行的呈现顺序在参与者中随机化。每种情况持续约10分钟，刺激条件之间的休息时间为2分钟的沉默时间。根据需要，允许分娩者进行更长时间的伸展/步行休息。研究访问持续时间不超过四小时，包括同意，听力测试和设置。

使用Stim2以80dB SPL单次呈现刺激

软件和数模转换硬件（Compu-icsics Neuroscan，Charlotte，NC）和ER-3A插入式耳机（Etymotic Research，Elk Grove Village，IL）。换能器采用mu-metal磁屏蔽处理，输出通过51 cm硅胶音管（常规ER-3A长度的两倍）和2.5 cm泡沫插入尖端传送到参与者的左耳。换能器和参与者耳朵之间的距离始终至少为36厘米。将FFR以交替极性记录到反向和非反向刺激中，每次刺激条件总共3000次扫描（每极性1500次）。刺激间隔（偏离发作）在146,163和180毫秒之间随机抖动以防止神经夹带，这可以响应于节律性表现而发生（Gao等人，2009）。

FFR以20kHz的采样率在线记录

Table 1

Extent of frequency change, rate of change, and starting/ending frequencies of test stimuli.

使用SynAmps RT放大器和Scan Acquire 4.5软件（Compumedics Neuroscan，Charlotte，NC），模拟滤波器通带为100e3000 Hz。使用预胶凝的自粘式Ag / AgCl电极（Neuroline 720，Ambu USA，Columbia，MD）在六通道蒙太奇中进行记录。非反相（有源）电极放置在Cz（顶点），C7（第7颈椎），M1（左乳突）和Fz（Cz和鼻根之间）;反相（参考）电极位于M2（右乳突）;公共接地电极位于Fpz。两个单通道蒙太奇用于分析：一个垂直（Cz到C7）和一个水平（A1到A2）。为了获得垂直蒙太奇，在Neur

资料编号：[5227]

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