Neurosci Bull︱首都医科大学孙立伟/张旭团队发现功能连接模式通过偏侧角度编码声源位置

学术   2024-11-01 00:00   上海  

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来源神经科学通报

责编︱王思珍


声源定位是听觉系统对声源空间位置的识别,包括对声源的水平方位角、垂直方位角,以及声源与听者间距离的感知。在日常生活中,声源定位的能力可以有效帮助人类规避危险,感知视野外物体的位置。现有的相关脑机制研究主要关注水平方位声源定位过程中激活的脑区及其作用,揭示了赫式回、颞平面等多个脑区参与到听觉处理中。然而,这些研究忽略了声源定位过程中脑区间的相互作用关系。通过研究声源定位过程中脑区间的相互作用,可以深入了解听觉空间信息在皮层的处理机制,进而为临床上患者声源定位能力的客观评估提供帮助。


近日,首都医科大学孙立伟/张旭团队在Neuroscience Bulletin杂志发表了Functional Connectivity Encodes Sound Locations by Lateralization Angles在本研究中,研究人员旨在探索在被动听条件下,听觉通路的功能连接模式是否编码了声源的水平方位。



本研究共招募了27名受试者。实验中,受试者被动听五种不同水平方位的声源(–90°–45°45°90°),并同时进行功能磁共振成像的扫描。研究人员使用基于功能连接的多变量模式分析(MVPA)从听觉通路的功能连接模式中解码五种声源方位。结果显示,随着输入的功能连接数量的增加,模型的解码准确率一开始也逐渐增加。当输入功能连接数量为15时,解码准确率达到峰值29.63%,然后逐渐下降。对于输入功能连接数量为101520,以及25的模型,解码准确率在经过Bonferroni校正后仍都显著高于随机水平(图1后续的分析基于最佳模型,即特征数量为15的模型。


五种声源方位的分类准确率以及听觉通路的ROI示意图。 A 解码准确率随功能连接数量的变化。虚线表示随机水平的解码准确率,误差带表示95%置信区间。*P < 0.05。所有的P值都经过Bonferroni校正。B 听觉通路中的ROI。这些ROI通过将先前研究中得到的功能ROI投射到BN246图谱上获得。


在成功解码后,研究人员进一步探索了功能连接模式是否主要编码了声源方位的某种属性。研究人员将实际得到的混淆矩阵与三个基于假设的混淆矩阵(特定角模型,侧别模型,偏侧角模型)2进行比较。混淆矩阵与偏侧角模型间的相关性显著高于其与侧别模型间的相关性(t = 4.564P < 0.001)。并且,混淆矩阵与偏侧角模型间的相关性和混淆矩阵与特定角模型间的相关性相比,达到边缘显著的水平(t = 2.043P = 0.051)。这表明功能连接模式主要编码了声源偏离正前方中轴线的角度。


假设混淆矩阵以及模型比较图。A 特定角模型假设听觉通路的功能连接模式编码了声源的特定方位。B 侧别模型假设听觉通路的功能连接模式编码了声源所在的侧别。C 偏侧角模型假设听觉通路的功能连接模式编码了声源偏离正前方中轴线的角度。D 测试集的平均混淆矩阵。E 三个假设混淆矩阵模型与实际混淆矩阵的肯德尔等级相关系数的差异。***P < 0.001


文章结论与讨论,启发与展望
综上所述,该项研究揭示了功能连接模式对声源方位编码是一种对声源偏离正前方中轴线角度的编码,为听觉空间提供了更精确的表征。

原文链接:https://link.springer.com/article/10.1007/s12264-024-01312-0


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