Speech production as state feedback control.
Speech production as state feedback control.
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DOI：
10.3389/fnhum.2011.00082
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发表时间：
2011
影响因子：
2.9
通讯作者：
Nagarajan SS
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Houde JF;Nagarajan SS
口语的存在是由于一个非凡的神经过程。在说话者的大脑中，预期的信息会产生激活声道肌肉的神经信号。这个过程非常引人注目，因为这些肌肉以正确的方式被激活，声道发出的声音被听者理解为想要传达的信息。理解这一关键运动控制过程的神经基质的最佳方法是什么？最近神经科学中一个重要的建模发展是使用状态反馈控制（SFC）理论来解释中枢神经系统在运动控制中的作用。SFC假设CNS通过(1)估计被控制物体（如手臂）的当前动态状态来控制电机输出，(2)根据估计的状态产生控制。SFC已经成功地预测了大量的非言语运动现象，但在言语运动控制学界尚未引起重视。在这里，我们回顾了语音运动控制的一些关键特征，以及它们对中枢神经系统在这一过程中的作用的看法。然后，我们讨论了先前对中枢神经系统在语音运动控制中的作用进行建模的努力，并认为这些模型具有固有的局限性-我们描述的语音运动控制的SFC模型克服了这些局限性。最后，我们讨论了我们模型的似是而非的神经基础。
Spoken language exists because of a remarkable neural process. Inside a speaker's brain, an intended message gives rise to neural signals activating the muscles of the vocal tract. The process is remarkable because these muscles are activated in just the right way that the vocal tract produces sounds a listener understands as the intended message. What is the best approach to understanding the neural substrate of this crucial motor control process? One of the key recent modeling developments in neuroscience has been the use of state feedback control (SFC) theory to explain the role of the CNS in motor control. SFC postulates that the CNS controls motor output by (1) estimating the current dynamic state of the thing (e.g., arm) being controlled, and (2) generating controls based on this estimated state. SFC has successfully predicted a great range of non-speech motor phenomena, but as yet has not received attention in the speech motor control community. Here, we review some of the key characteristics of speech motor control and what they say about the role of the CNS in the process. We then discuss prior efforts to model the role of CNS in speech motor control, and argue that these models have inherent limitations – limitations that are overcome by an SFC model of speech motor control which we describe. We conclude by discussing a plausible neural substrate of our model.
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