Subcortical auditory feedback mechanisms in speech: Function and structure

言语中的皮层下听觉反馈机制：功能和结构

• 批准号: 9188910
• 负责人: Kevin Richard Sitek
• 金额: $ 3.62万
• 依托单位: HARVARD MEDICAL SCHOOL
• 依托单位国家: 美国
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 美国
• 起止时间: 2016-09-01 至 2018-08-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://reporter.nih.gov/project-details/9188910
• 关键词: Accounting; Affect; Algorithms; Animals; Apraxias; Attention; Auditory; Auditory Brain Stem Implants; Auditory Brainstem Responses; Auditory Perceptual Disorders; Auditory area; Auditory system; Autistic Disorder; Brain; Brain Stem; Brain imaging; Cell Nucleus; Chiroptera; Clinical; Cochlear Implants; Cochlear Nerve; Cochlear nucleus; Communication impairment; Complex; Data; Development; Developmental Stuttering; Developmental apraxia; Diffusion; Diffusion Magnetic Resonance Imaging; Disease; Ear; Effectiveness; Efferent Neurons; Electroencephalography; Feedback; Fiber; Functional Magnetic Resonance Imaging; Future; Geniculate body structure; Hearing; Hearing problem; Human; Imaging Device; Imaging Techniques; Implant; Individual; Inferior; Inferior Colliculus; Investigation; Labyrinth; Linguistics; Location; Measures; Medial; Mental disorders; Methods; Midbrain structure; Motor; Neurons; Noise; Organ; Participant; Pathway interactions; Peripheral; Process; Production; Pulvinar structure; Reporting; Research; Resolution; Role; Schizophrenia; Sensory; Sensory Process; Signal Transduction; Specificity; Speech; Speech Disorders; Speech Sound; Stimulus; Structure; Stuttering; Techniques; Testing; Thalamic Nuclei; Thalamic structure; Tinnitus; Training; Voice; abstracting; anatomical tracing; attenuation; auditory feedback; auditory pathway; base; connectome; effective therapy; in vivo; innovation; insight; motor control; motor disorder; novel; novel therapeutics; prevent; relating to nervous system; research study; response; sound; vocalization

Project Summary/Abstract    When we produce speech, the auditory system reduces its response to what it expects to hear based on the  motor plan. This allows the auditory system to remain vigilant of externally produced sounds while also  enabling it to detect errors between the expected and actual produced sounds. Disruption of this auditory  feedback mechanism during speech production has been implicated in speech disorders like persistent  developmental stuttering and apraxia of speech as well as in mental health disorders like autism and  schizophrenia. Previous research has suggested that much, but not all, of the auditory feedback comparison is  performed in auditory cortex. Other auditory feedback processing is likely performed by earlier subcortical  auditory structures, but the precise mechanisms and locations of this processing has not been explicitly  investigated. In this project, I propose three aims for investigating the structure and function of subcortical  auditory structures in auditory feedback processing. ​Aim 1 is to demonstrate the contribution of  subcortical auditory structures to general motor­induced suppression. ​Using two complementary brain  imaging techniques, we will test whether generating a sound by pressing a button results in decreased auditory  subcortical activity when compared to passive listening of those sounds. ​Aim 2 is to test speech­specific  subcortical auditory modulation by examining subcortical activity during speech formant feedback  perturbation​. In this experiment, we will alter how participants hear themselves while they speak. Using  high­resolution functional brain imaging, we will be able to see if differences between expected and actual  speech feedback cause more activity in subcortical auditory structures. ​Aim 3 is to describe the structural  connectivity between auditory structures and the auditory periphery using high­sensitivity  diffusion­weighted imaging​. This brain imaging technique allows us to infer how neuron bundles are  physically connected in the brain and extending out to the ear. Using existing data from a powerful new  imaging device, we will examine neural connections between specific auditory and motor structures in greater  detail than have been investigated before. We will also develop a new method to track the cochlear nerve from  the brainstem to the ear in order to help clinicians determine the best hearing implant for hearing­impaired  individuals. Overall, this project will provide high resolution brain imaging of subcortical auditory structures and  their role in comparing expected to actual self­generated sounds. Our results will help us understand how  faulty connections can contribute to speech and mental health disorders and will enable the development of  more effective therapies for such disorders in the future.

项目摘要/摘要    当我们发出言语时，听觉系统会根据所听到的内容减少对期望听到的内容的反应  运动计划。 这使得听觉系统能够对外部产生的声音保持警惕，同时也  使其能够检测预期声音和实际产生的声音之间的错误。 听觉的干扰  言语产生过程中的反馈机制与持续性言语障碍有关  发育性口吃和言语失用以及自闭症和精神健康障碍  精神分裂症。 先前的研究表明，听觉反馈比较的大部分（但并非全部）是  在听觉皮层进行。 其他听觉反馈处理可能是由早期皮质下执行的  听觉结构，但这种处理的精确机制和位置尚未明确  调查了。 在这个项目中，我提出了研究皮层下结构和功能的三个目标  听觉反馈处理中的听觉结构。 目标 1 是展示以下人员的贡献  皮质下听觉结构对一般运动引起的抑制。 ​使用两个互补的大脑  成像技术，我们将测试按下按钮产生声音是否会导致听觉下降  与被动聆听这些声音相比，皮质下活动。 目标 2 是测试特定语音  通过在语音共振峰反馈期间检查皮层下活动来进行皮层下听觉调节  扰动​。 在本实验中，我们将改变参与者说话时听到自己声音的方式。 使用  高分辨率脑功能成像，我们将能够看到预期与实际之间是否存在差异  言语反馈会导致皮层下听觉结构更加活跃。 目标 3 是描述结构  使用高灵敏度建立听觉结构和听觉外围之间的连接  扩散加权成像。 这种大脑成像技术使我们能够推断神经元束的结构  在大脑中物理连接并延伸到耳朵。 使用来自强大新数据的现有数据  成像设备，我们将在更大范围内检查特定听觉和运动结构之间的神经连接  比之前调查过的细节。 我们还将开发一种新方法来追踪耳蜗神经  脑干到耳朵，以帮助临床医生确定针对听力障碍人士的最佳听力植入物  个人。 总体而言，该项目将提供皮层下听觉结构的高分辨率大脑成像和  他们在比较预期的声音和实际的自生声音方面的作用。 我们的结果将帮助我们了解如何  错误的连接可能会导致言语和心理健康障碍，并且会导致发展  未来针对此类疾病的更有效疗法。