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   当我们发表语音时，听觉系统会减少其对根据基于的期望听到的回应 电机计划。这使听觉系统可以保持对外部发出的声音的警惕 使其能够检测预期和实际产生的声音之间的错误。该听觉的破坏 语音产生期间的反馈机制在诸如持久性的语音障碍中被暗示 发育的口吃和言语的废话以及自闭症和心理健康障碍 精神分裂症。以前的研究表明，听觉反馈比较的很多（但不是全部）是 在听觉皮层中执行。其他听觉反馈处理可能由早期的下皮质进行 听觉结构，但是该处理的确切机制和位置尚未明确 调查。在这个项目中，我提出了三个目的，以研究皮层皮层的结构和功能 听觉反馈处理中的听觉结构。目标1是证明 皮质下听觉结构到一般电动抑制作用。使用两个完整的大脑 成像技术，我们将测试是否通过按下按钮产生声音会导致修改后的听觉 与对这些声音的被动聆听相比，皮层活动。目标2是特定测试语音 皮质下听觉调制，通过检查语音共振剂反馈期间的皮层运动活性 扰动。在此实验中，我们将改变参与者在讲话时听到自己的声音。使用 高分辨率的功能性脑成像，我们将能够查看预期和实际的差异 语音反馈导致皮质下听觉结构的更多活动。目标3是描述结构性的 听觉结构与听觉外围之间的连通性使用高敏度 扩散权力成像。这种大脑成像技术使我们能够推断出神经元束的 物理连接在大脑中并延伸到耳朵。使用功能强大的新数据现有数据 成像设备，我们将在更大的情况下检查特定听觉和运动结构之间的神经连接 细节比以前的研究。我们还将开发一种新方法来跟踪来自 为了帮助临床医生确定最佳听力障碍，耳朵到耳朵的脑干 个人。总体而言，该项目将为皮层听觉结构提供高分辨率的大脑成像和 它们在比较预期的实际自我产生的声音中的作用。我们的结果将有助于我们了解 错误的联系可能导致言语和心理健康障碍，并能够发展 将来对此类疾病的更有效疗法。