Neural Control of Vocal Production in Tone-Deafness

音聋发声的神经控制

基本信息

  • 批准号:
    8374383
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 32.89万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2008
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2008-12-01 至 2015-11-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): Although we all know one or more individuals who can't sing in tune, the neural correlates of this disorder and what it might reveal about models of communication control remain elusive. In addition to an inability to sing in tune, one characteristic marker of tone-deafness is an abnormally large psychophysical pitch discrimination threshold of more than one semitone. The inability to discriminate fine pitch differences may be an epiphenomenon of the disorder, or it could be related to the presumed auditory-motor dysfunction that underlies disabled production of vocal pitch. Pilot and previous data from morphometric, functional imaging, and Event- Related Potential (ERP) studies point towards functional and structural abnormalities in regions involved in auditory feedback control and sound-motor mapping, rather than dysfunctions in primary auditory cortex. In considering that the inability to sing might be reflective of problems in auditory-motor integration including feedforward and feedback control mechanisms, the present theoretical framework allows us to generalize existing models of speech perception and production to the domain of singing as an instance of "intoned-speech". Our general hypothesis is that tone-deafness is a result of dysfunction in a network of brain regions involved in auditory feedback and feedforward control of vocal pitch production. We plan to test this hypothesis by first identifying the behavioral and neural substrates of tone-deafness. By combining neuroimaging and psychophysical experiments of pitch production, including the use of pitch- shifted auditory feedback, we will test the neural mechanisms responsible for auditory feedback control and sound-motor mapping as well as the interaction of these two systems (Aim 1). We will then reverse-engineer the perceptuomotor pathway by creating temporary regional dysfunctions using a new method of non-invasive brain stimulation (transcranial direct current stimulation - TDCS) (Aim 2). Based on pilot pitch production results, brain stimulation can temporarily induce tone-deafness in normal individuals, thus allowing us to assess our regional hypotheses using psychophysical measures that have been evaluated in experiments from the first aim. Examining the neural correlates of tone-deafness and creating a tone-deaf equivalent in normal subjects will offer new insights into the interactions of auditory and motor systems in the brain in normal and disordered speech as well as in non-speech communication.
描述(由申请人提供):尽管我们都知道一个或多个无法唱歌的人,但这种疾病的神经相关性以及有关传播控制模型的可能性仍然难以捉摸。除了无法唱歌之外,音调聋的特征标记是一个异常大的心理物理音调歧视阈值,多于一个半音节。无法区分细节的差异可能是该疾病的epiphenomenon,或者可能与假定的听觉运动功能障碍有关,后者是残疾人声音调产生的基础。飞行员和先前来自形态计量学,功能成像和事件相关电位(ERP)研究的数据表明,在听觉反馈控制和声音运动映射中涉及的地区的功能和结构异常,而不是主要听觉皮层中的功能障碍。在考虑到无法唱歌的情况可能反映了听觉运动整合中的问题,包括前馈和反馈控制机制,当前的理论框架使我们能够将现有的语音感知和生产模型概括为唱歌领域,以作为“ Intoned-Speech”的实例。我们的总体假设是,音调聋是在涉及听觉反馈和对声音倾斜产生的馈电的大脑区域网络中功能障碍的结果。我们计划通过首先识别语气聋的行为和神经底物来检验这一假设。通过结合音高产生的神经影像学和心理物理实验,包括使用音高转移的反馈,我们将测试负责听觉反馈控制和声音映射的神经机制以及这两个系统的相互作用(AIM 1)。然后,我们将通过使用一种新的非侵入性脑刺激方法(经颅直流电流刺激-TDC)造成临时区域功能障碍来反向工程感知运动途径(AIM 2)。基于试验性音高产生结果,大脑刺激可以暂时诱导正常个体的音调聋,从而使我们能够使用第一个目标从实验中评估过的心理物理措施来评估我们的区域假设。检查语气聋性的神经相关性并在正常受试者中创建语气聋哑,将为大脑在正常和无序的语音以及非语音交流中的听觉和运动系统的相互作用提供新的见解。

项目成果

期刊论文数量(12)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Absolute Pitch and Synesthesia: Two Sides of the Same Coin? Shared and Distinct Neural Substrates of Music Listening.
White matter integrity in right hemisphere predicts pitch-related grammar learning.
  • DOI:
    10.1016/j.neuroimage.2010.12.022
  • 发表时间:
    2011-03-15
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.7
  • 作者:
    Loui P;Li HC;Schlaug G
  • 通讯作者:
    Schlaug G
Impaired learning of event frequencies in tone deafness.
Learning and liking of melody and harmony: further studies in artificial grammar learning.
旋律与和声的学习和喜欢:人工语法学习的进一步研究。
  • DOI:
    10.1111/j.1756-8765.2012.01208.x
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Loui,Psyche
  • 通讯作者:
    Loui,Psyche
Pathways to seeing music: enhanced structural connectivity in colored-music synesthesia.
  • DOI:
    10.1016/j.neuroimage.2013.02.024
  • 发表时间:
    2013-07-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.7
  • 作者:
    Zamm, Anna;Schlaug, Gottfried;Eagleman, David M.;Loui, Psyche
  • 通讯作者:
    Loui, Psyche
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