言语感知和生成过程镜像神经元的功能分析

摘要

言语感知与言语生成过程是复杂的神经控制过程，探索这一机制，不仅更有利于了解大脑功能的机制，同时也将助于全国数以百万计的言语障碍患者的治疗与康复。在过去的研究中，人们发现言语感知过程之中，参与活动的脑区不仅包含言语感知相关脑区，部分言语生成相关脑区也有激活，例如布洛卡氏区等。对于这一现象的解释，很多科学家支持是大脑在镜像神经元的作用下产生的结果。镜像神经元是由意大利科学家Rizzolatti在上世纪九十年代发现的，它指的是这样一类神经元：动物在做出某种动作和在看其他个体做相同动作两个过程中，都激活的神经元。而在人脑中，人们在说话时，即言语生成过程中，以及在听其他人说话时，即言语感知过程中，布洛卡氏区都有所激活，具有镜像神经元的特性。
　　随着十几年来科学技术的发展，功能性磁共振成像逐渐在大脑研究中普及。通过功能性磁共振成像实验，人们已经证实了布洛卡氏区确实具有镜像属性。然而，由于功能性磁共振成像在的时间精度上的劣势，既得结果也仅仅是证明了镜像神经元的存在，并没能解释镜像神经元在言语感知和生成过程中的运作机理。本论提出，使用时间精度上高于功能性磁共振成像的脑电信号溯源方法，测量人脑在言语感知过程当中头皮表层电流的变化，通过溯源运算获得整个过程中脑区激活情况，探究镜像神经元在言语感知过程中扮演的角色，最终阐释言语感知和生成两个过程的内在联系和工作机理。
　　在实验中，本文使用了128导电极帽采集脑电数据，在尽量减少了空间精度上损失的同时，获得了时间精度较高的数据。在实验材料上，选取了中文双字动词这种有利于激发脑区活动的一类词语作为材料，同时使用了不包含中文词义的假词作为对比。实验中采用了主成分分析和独立成分分析等一系列信号处理的方法，用于信号的预处理。所得结果，不仅观察到了在言语感知过程中，布洛卡氏区有所活动的溯源结果，证明了镜像神经元的存在性；更进一步观察到了脑区在背侧通路迁移的整个过程，提出了一种基于镜像神经元的言语感知过程的活动机制。在达到上述研究目的之外，同时也证实了脑电溯源方法的可行性，为更进一步的探究提供了数据及理论支持。

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第一章 绪论

1.1 课题背景

1.2 国内外研究现状

1.3 课题创新及意义

1.4 本文结构

第二章 实验范式设计

2.1 心理学实验的基本概念

2.2 心理学实验的常用术语

2.3 课题实验范式设计

2.4 本章小结

第三章 实验数据采集

3.1 实验被试的筛选

3.2 实验环境的搭建

3.3 实验数据采集流程

3.4 本章小结

第四章 刺激呈现与信号处理的步骤及原理

4.1 刺激程序的实现

4.2 信号采集与滤波处理方法

4.3 溯源定位算法

4.4 本章小结

第五章 实验及实验结果分析

5.1 行为学结果

5.2 脑电溯源结果

5.3 溯源结果分析

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

附录

发表论文和参加科研情况说明

致谢