宏觀尺度行波連接狨猴發聲互動中的感知、反應選擇與發聲產生

發聲交流涉及一系列認知過程,這些過程大致可分為三個組成部分:感知交流信號;決定是否以及如何作出回應;以及生成發聲運動輸出。這些過程必須協調一致地運作,而各組成部分之間的整合與銜接對於實現有效交流至關重要。以往關於發聲交流的研究通常聚焦於特定腦區或孤立的認知功能,往往缺乏對宏觀尺度、全皮層動態及其在完整交流過程中的作用的整體視角。因此,儘管在人類中與各認知組成部分相關的皮層區域已經得到定位,支撐這些...
神經科學

發聲交流涉及一系列認知過程,這些過程大致可分為三個組成部分:感知交流信號;決定是否以及如何作出回應;以及生成發聲運動輸出。這些過程必須協調一致地運作,而各組成部分之間的整合與銜接對於實現有效交流至關重要。以往關於發聲交流的研究通常聚焦於特定腦區或孤立的認知功能,往往缺乏對宏觀尺度、全皮層動態及其在完整交流過程中的作用的整體視角。因此,儘管在人類中與各認知組成部分相關的皮層區域已經得到定位,支撐這些認知過程整合的宏觀尺度皮層動態機制仍然未知。

基於近期將宏觀尺度皮層動態與行為表現聯繫起來的研究發現,我們假設,類似行進波的跨區域相互作用在整合這三個交流組成部分中發揮作用。為檢驗這一假設,我們在狨猴與夥伴進行發聲互動時,採用硬膜外皮層腦電圖(ECoG)記錄其全皮層活動。我們發現,在聆聽夥伴叫聲時,包括頂葉皮層和聽覺皮層在內的多個皮層區域出現了θ頻段啟用。該活動還會根據受試對象是否參與發聲互動而進一步受到調製,這可能表徵了感覺加工向決策制定和發聲運動準備的轉化。

鑑於這種調製具有廣泛分佈的特性,我們隨後採用一種新的分析方法——弱正交共軛對比分析(WOCCA)——來表徵全腦活動模式。該分析表明,皮層活動可以被分解為兩種不同的、類似行進波的傳播模式,即旋轉波和平移波,並且這兩種波都能夠區分與局部活動結果一致的交流條件。旋轉波還通過一種類似觸發器的時間模式進一步表徵了發聲運動準備。此外,在受試對象發聲產生之前的瞬間,平移波的幅度與發聲產生所誘導的高伽馬頻段活動抑制相關,尤其是在前額葉皮層和聽覺皮層中。

由於發聲誘導的抑制被認為反映了感覺預測,因此,平移波可能將後續發聲產生所必需的特定決策相關資訊或聲學資訊傳播至局部皮層區域。這些發現表明,大腦通過宏觀尺度的行進波來協調支撐發聲交流的序列性認知過程。


📄 原文連結:https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.05.15.725341v1?rss=1

🏷️ 狨猴發聲互動 宏觀尺度行波 皮層ECoG 感知-決策-發聲整合 θ頻段活動

Administrator 2026年5月15日
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