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: 9260686
• 负责人: Kevin Richard Sitek
• 金额: $ 3.16万
• 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/9260686
• 关键词: 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; 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; Impairment; Implant; Income; Individual; Inferior; Inferior Colliculus; Investigation; Labyrinth; Linguistics; Location; Measures; Medial; Mental disorders; Methods; Midbrain structure; Motor; Neurons; Noise; Organ; Participant; Pathway interactions; Peripheral; Production; Pulvinar structure; Reporting; Research; Resolution; Role; Schizophrenia; Sensory; Signal Transduction; Specificity; Speech; Speech Disorders; Speech Sound; Stimulus; Structure; Stuttering; Techniques; Testing; Thalamic Nuclei; Thalamic structure; Tinnitus; Training; Voice; anatomical tracing; attenuation; auditory feedback; auditory pathway; auditory processing; base; connectome; effective therapy; experimental study; hearing impairment; in vivo; innovation; insight; motor control; motor disorder; novel; novel therapeutics; prevent; relating to nervous system; response; signal processing; 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： -- 当我们可以产生演讲时，我们的听觉听觉系统会减少它对它期望人们根据语言听到的东西的反应能力。 汽车音响计划。这项计划使汽车听觉系统能够对外部产生的声音保持警惕，同时还可以。 这使得它能够检测出预期声音和实际声音之间的错误。这是一种听觉上的干扰。 在演讲和制作过程中形成的反馈机制也被认为与语言障碍有关，比如顽固的语言障碍。 演讲的发育性口吃障碍和失用障碍，以及自闭症和其他心理健康障碍的障碍。 精神分裂症。之前的一项研究表明，大部分但不是全部的听觉反馈和比较都是如此。 在听觉大脑皮层中被执行。其他听觉信息反馈和处理任务很可能是由更早的皮质下被试执行的。 听觉结构，但这一信息处理过程的确切机制和位置尚未明确。 调查。在这个项目中，我将提出三个目标，以进一步研究皮质下神经的结构和功能。 听觉结构在听觉反馈和处理中的作用。​Aim：1旨在展示的主要贡献。 皮质下的听觉神经结构与运动诱导的脑抑制有关。​使用两个互补的大脑。 对于成像技术，我们还将测试是否通过按下一个按钮来产生声音，结果是在听力下降的情况下。 与被动听这些声音相比，皮层下听觉活动更强。​Aim-2旨在测试特定言语。 通过检查演讲过程中皮层下神经元的活动和共振峰的反馈，皮层下对听觉信号进行了调制。 微扰​。在这个实验中，我们将不会改变参与者在说话时听到自己的声音的方式。使用 高分辨率和功能性的大脑成像，我们将无法看到预期的结果和实际的结果之间是否存在差异。 言语和反馈可能会导致皮质下和听觉神经结构出现更多的神经活动障碍。​Aim-3可能无法描述这一结构障碍。 通过使用高灵敏度，实现了听觉结构与听觉外围设备之间的连接。 弥散加权成像​。这项新的大脑成像技术可以让我们更好地推断神经元束是如何形成的。 我们在大脑中进行了物理连接，并将其延伸到耳边。我们使用了来自一种强大的新技术的现有数据。 作为一种成像设备，我们将在更大的范围内检查特定的听觉功能和运动功能结构之间的神经和神经连接。 更详细的细节以前从未被研究过。我们还将开发一种新的检测方法，以跟踪耳蜗神经功能。 为了更好地帮助临床医生确定对听力障碍患者最好的人工耳道，脑干移植技术可以帮助他们确定最好的人工耳道。 个人。但总体而言，这个新项目将为大脑提供高分辨率的大脑和听觉结构的成像能力。 他们的主要作用是将预期的声音与实际的自己产生的声音进行比较。我们的测试结果将有助于我们了解如何使用这些声音。 有缺陷的语言连接可能会导致语言障碍和心理健康障碍，这将使语言的更好发展成为可能。 在不久的将来，可能会有更有效的治疗方法来治疗这种精神障碍。