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楼主: zhixl

[讨论]听觉处理 auditory processing in human&a

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石悲 发表于 2005-11-3 22:33:00 | 显示全部楼层
这个初级听觉皮质的解剖位置的个体差异是根据解剖得到的、从听觉神经传入到皮质的直接局部来确定,还是根据活体的神经功能性影像学实验来确定的?是人种内的差异还是人种之间的差异(包括不同语言间)?
 楼主| zhixl 发表于 2005-11-4 13:47:00 | 显示全部楼层
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原文由 石悲 发表于 2005-11-3 22:33:29 :
这个初级听觉皮质的解剖位置的个体差异是根据解剖得到的、从听觉神经传入到皮质的直接局部来确定,还是根据活体的神经功能性影像学实验来确定的?是人种内的差异还是人种之间的差异(包括不同语言间)?

真高兴,讨论的越来越热闹了.而且虽则讨论,提出的问题也越来越深入.

石悲就我介绍的现象----人类初级皮质的解剖位置存在严重的个体差异,及thinker_jeff的假设提出问题实质问题:如果thinker_jeff假设是成立,那么这种差异应该主要体现在语族(最好不说种族)间差异而不是体现在语族内差异.同时也问了关于"初级听觉皮质的解剖定位"方法及研究现状的问题.现在按着我的理解回答如下,供大家参考:现在关于人类听觉皮质处理的研究开展的很少,有些研究涉及到了解剖定位,我至多(不是至少)看到一篇论文是通过"听觉神经传入到皮质的直接局部来确定",其余阅读过的文章是通过"神经功能性影像学实验来确定的",如fMRI/PET和MEG.这种功能成像的研究通常是向subjects提示不同频率的纯音刺激然后观察A1的"频率地图"(如同V1的视觉地图一样).几乎每一个做该类研究的学者都报告这种频率地图存在严重的个体差异.这就形成了一个比较统一的认识----A1的解剖位置处在个体差异.这个"差异"不仅仅指A1的整个位置,也指A1内的频率地图的差异.到现在还没有学者用语音刺激去研究A1,可能的原因是语音的频率带宽很窄,不足以使整个A1产生应答.我认为可能只有很小一部分A1会参与语音的应答,而且有一个非常现实的问题就是即使发现有些应答可能位于A1也不好在自己的研究结果上写,因为"A1的具体位置还没有被学者达成广泛共识".这也是为什么很多报告只写"auditory cortex"而不写是 "primary"还是"second".以纯音为刺激物的研究均没有提及subjects的母语分类.我过去在大学里做研究的时候,subjects都是日本学生,所以如果我现在如果仍然在大学的话,会简单地类推别人的研究中subjects也应该属于同一母语.但我现在转到理化学研究所了,同事大不分是印欧语系,有subject是这些印欧语系同事充当的,所以如果作者没特别声明,不敢武断地认为上述研究的subjects是来自于同一或不同的母语人群.

石悲 发表于 2005-11-4 20:53:00 | 显示全部楼层
我的理解,所谓感觉的初级皮质区,应该是感觉神经纤维直接到达的部位,那里的神经元与感觉器有着一对一的关系。这样的部位应该不会发生太大的差异,在出生时就已经决定了。如果有差异,那可以说所有的感觉皮质都会有,听觉应该不会比其它感觉有着更大的差异。如果通过功能成像技术的,那说明的问题就复杂了,很可能把所谓的初级区扩大化。频率地图的差异应该是存在的,特别当所谓的初级区已经扩大化的情况下,因为各人所处的环境不同,接受刺激的类型可能会有很大差异,直接影响敏感神经元的增减。正如楼主所言,人类的语音相对于声音的接受范围是很窄的一小部分,不同语言的声音差异部分又只在其中一个极小的部分,所以在其中要找出解剖上不同语言的初级区差异,可能是困难的。除非某种语言在音谱上有特别的缺陷,而且这种缺陷正好自然界中也不经常能听到。或者反过来,某种语言有着特别的音频,这种音频是其它语言所没有的,也不存在于自然界的正常环境。哈哈,就象老鼠听到的和我们听到的不是一个世界一样。
thinker_jeff 发表于 2005-11-4 22:27:00 | 显示全部楼层

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原文由 石悲 发表于 2005-11-4 20:53:10 :


我的理解,所谓感觉的初级皮质区,应该是感觉神经纤维直接到达的部位,那里的神经元与感觉器有着一对一的关系。这样的部位应该不会发生太大的差异,在出生时就已经决定了。

____________________________________________

 

This is incorrect.

Here is some explanation about 视觉的初级皮层 by 弗兰西斯.克里克 in his book《惊人的假说--灵魂的科学探索》.

 

让我们从纹状皮层(17区)开始,它现在称作V1区(即第一视区)。V1区相当大,每平方毫米表面下有将近25万个神经元。在大脑皮层该数目通常大约是10万,V1区则是个例外。猕猴脑一侧的V1区总共有大约2亿个神经元。这可与来自侧膝体的大约上百万个轴突相比。从这些数字中我们马上能看出对从侧膝体到V1的输入必定有大量的处理。V1区并不比邻近的V2区更厚,而V2区的表面密度要低。这意味着,平均而言V1区神经元的体积相当小。这让人们产生一种印象,进化过程在合理的范围内尽可能多地将神经元塞进了V1区。

 楼主| zhixl 发表于 2005-11-4 23:25:00 | 显示全部楼层
引用
原文由 thinker_jeff 发表于 2005-11-4 22:27:25 :

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原文由 石悲 发表于 2005-11-4 20:53:10 :


我的理解,所谓感觉的初级皮质区,应该是感觉神经纤维直接到达的部位,那里的神经元与感觉器有着一对一的关系。这样的部位应该不会发生太大的差异,在出生时就已经决定了。

____________________________________________

 

This is incorrect.

Here is some explanation about 视觉的初级皮层 by 弗兰西斯.克里克 in his book《惊人的假说--灵魂的科学探索》.

 

让我们从纹状皮层(17区)开始,它现在称作V1区(即第一视区)。V1区相当大,每平方毫米表面下有将近25万个神经元。在大脑皮层该数目通常大约是10万,V1区则是个例外。猕猴脑一侧的V1区总共有大约2亿个神经元。这可与来自侧膝体的大约上百万个轴突相比。从这些数字中我们马上能看出对从侧膝体到V1的输入必定有大量的处理。V1区并不比邻近的V2区更厚,而V2区的表面密度要低。这意味着,平均而言V1区神经元的体积相当小。这让人们产生一种印象,进化过程在合理的范围内尽可能多地将神经元塞进了V1区。


石悲要表述的意思可能是"从感觉器发出来的每个XXX在该感觉的初级皮质上可以找到与之对应的唯一的神经元或神经团(原话用*一对一*)",并没有说是互为充要条件.因为感觉的初级皮质不仅接受该感觉的感觉器传来的信息也接受其它种类的感觉皮质传来的信息.比如猴和人的V1就接受A2(A1?记不清楚了)传来的投射.

thinker_jeff 发表于 2005-11-4 23:39:00 | 显示全部楼层

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If as 弗兰西斯.克里克 said, 从这些数字中我们马上能看出对从侧膝体到V1的输入必定有大量的处理, is it also true in A1 area?

石悲 发表于 2005-11-5 12:59:00 | 显示全部楼层

所谓一对一的表述,可不是本人的发明,相信各位看官也在其它地方看到过吧?正如zhixl所解释的,是从感觉器所发出的神经纤维可以在皮质找到对应的特异性神经元,而不是相反。不清楚thinker_jeff为什么要这样来理解。皮质的神经元那么多,怎么可能与感觉器都有一对一的关系呢?传入的也就是第四层吧,其它神经元就不是与感觉器有着直接的关系了。其实,所谓的一对一,也是有条件的吧,就视觉来讲,只有在中央凹才有这样的现象。在听觉中,不知是否会有这样的关系。

 楼主| zhixl 发表于 2005-11-7 12:59:00 | 显示全部楼层
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原文由 thinker_jeff 发表于 2005-11-4 23:39:33 :

To zhixl,fficeffice" />

 

If as 弗兰西斯.克里克 said, 从这些数字中我们马上能看出对从侧膝体到V1的输入必定有大量的处理, is it also true in A1 area?


理论上人耳可以听到20~20kHz的声音,这些声波在inner ear 被cochlea的纤毛转化成神经信号最终上传到thalamic auditory structures,然后被分别投射到A1和一些联合皮质.cochlea的纤毛数量只有1000多根(记不清楚了,或许是几千根),分别对不同频率代宽的声音反应,有频率特异性.A1的不同神经元团也是对不同频率代宽的声音应答,也有频率特异性.我们当然可以大胆假设A1的这些神经元团与cochlea的一簇簇纤毛是对应的关系.

我没有明白thinker_jeff 所说"从侧膝体到V1的输入必定有大量的处理"是什么意思.是说视觉信号被输入到V1之后在V1这个位置被大量处理?还是说从侧膝体输入到V1的途中,既到达V1之前被大量处理?我主观认为thinker_jeff 要表述的前者.现在关于听皮质(不仅仅是A1)的研究还很少,基本上还停留在绘制频率地图和确定位置及pathway上.没有研究证明或否定A1对输入的听觉信号做了超乎寻常的大量处理.

thinker_jeff 发表于 2005-11-8 00:26:00 | 显示全部楼层

To zhixl:fficeffice" />

 

            You are not just very professional but also good in social skills. Just because you’re so professional, I feel excited to have deeper discussion about my opinions with you. If you think some of my statements were incorrect or inaccurate based on the existing discoveries, you can come straight to the point and tell me what was wrong. I will not feel being offended. You don’t need to interpret my statements in the way to save my face. If I do think my opinion has been misunderstood, I will come straight to the point also.

 

            Here is my hypothesis about why the Auditory Cortex, particular in A1 area, can be individually defined by the very early experience of the subject.

            When the subject was just born, the cells in Auditory Cortex including A1 area had away too many synapses internally and externally with thalamic auditory structures. Based on the theory of Synapse Elimination, these synapses needed input stimulus from outside to prune the unnecessary synapses and strengthen the used synapses. (The rule of “use” or “lose”) However, what were the used and what were unnecessary synapses depended on what types of stimulus. If the subject was only exposed in Japanese language environment in that period, some of the synapses serving for English sound but not serving for Japanese sound might be pruned permanently. I believe for the new born baby that auditory inputs of “r” and “l” in English should not be projected into the exact synapses in A1, that why they can be discriminated by the people with native language in English. To the above subject, after 3 months those input of “r” and “l” could only be projected into the reduced synapses which lost the necessary detail information to discriminate them.

            If above analysis is reasonable, the A1 area should be very sensitive to the early language experience, even in the different families but using the same language. For example, in the city Shenzhen, one family speak in the Standard Chinese in offices and at home, another family speak the Standard Chinese in offices but the ffice:smarttags" />Guangzhou Dialect at home. The babies in these two families will not be exposed in the same language dialect so that they will have different synaptic connections in their A1 areas.

 

            Forget about "从侧膝体到V1的输入必定有大量的处理", which was used by 弗兰西斯.克里克 for popular readers. I agree with you that statement was not accurate enough. The hypothesis in this poster is much clearer for expressing my opinions.

 

            Thanks and hope to hear back from you.

石悲 发表于 2005-11-8 21:25:00 | 显示全部楼层

挤进来说两句.

这个关于语言与听觉区的假设挺有意思,但要找证据可能挺难。根据突触的修剪理论,出生时的突触并不多,而是不断地增长,直到二岁左右(一说到一岁左右),以后则慢慢减少。这与前面的出生三个月为语言形成关键时期好象不太一致。人类的语言频率范围较窄,基频在80-350Hz范围内。这在20-20000Hz的听觉来讲,只是一个很小的范围。不同语言所存在的音频上的差异,如果存在的话,也就是一个非常小的范围。假如由于不同的语言造成听觉的缺失,也就是对这个特殊频率的敏感细胞活动的抑制甚至破坏,可能性几乎是零。而且如果真的缺失了,那后天的修复也将不太可能,成为永远的缺陷。但实际上通过学习,改正自己的语言发音和接受是普遍的现象。所以,把语言与初级听觉区的突触和细胞发育联系在一起,是十分勉强的。但是,把语言与次级听觉区,特别是与时音相关的次级区联系起来,倒是有可能的。因为,我们听到的声音不仅仅是刺激的频率和强度,而且更是与与时间相关的声音特征。次级区的神经元网络是对初级区所带来的声音模式中的特征与时间因素联系起来分析特征的功能区。语言中所包含的声音特点,可能还要到更高级别听觉相关脑区的才能分析出来。由于我们的语言能力的发展,不仅仅是被动的接触(不管是听还是看),还与我们的本身言语功能结合在一起,所以这个过程会与额叶的运动区域,还有确定思维与行为的意向选择的前额叶功能联系在一起。仅仅分析听觉区(更不用说只分析初级听觉区),要解决语言对大脑神经发育的影响是困难的。

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