处理声音符号的大脑网络与软性感知有关

一、文献名称 ¶

Kitada, R., Kwon, J., Doizaki, R., Nakagawa, E., Tanigawa, T., Kajimoto, H., Sadato, N. & Sakamoto, M. (2021). Brain networks underlying the processing of sound symbolism related to softness perception. Scientific Reports 11, 7399. https://doi.org/10.1038/s41598-021-86328-6https://doi.org/10.1038/s41598-021-86328-6

二、研究背景 ¶

在现代语言学中，人们普遍认为一个词的声学特征与其意义是任意关联的。然而，越来越多的研究表明，声音和意义之间存在着一种非任意的联系，这种联系可以存在于一些被称为声音象征词的词语中。然而，在声音和语义维度之间这种非任意映射的神经机制还没有被很好地理解。

由于语音符号词与特定的语义维度相关联，因此对这些词的加工可以涉及到处理相应语义维度的神经基质。有研究表明，声音符号词和视觉呈现的物体之间的匹配涉及到颞上沟后部及其周围的区域，因此，这篇研究重点探讨了声音符号词与触觉感知物体属性之间的关联。

有形物体属性分为两类：宏观空间属性——对形状、方向、位置等的感知，需要空间参考；物质属性——粗糙度、柔软度和温度，用强度编码表示。

三、研究过程 ¶

32名32名18-35岁的日本人(17名男性，15名女性)参与了这项研究。所有的受试者都是右利手。健康。进行了一项功能性MRI实验，涉及三项任务:匹配任务(主要任务)、触觉任务和文字软性判断任务(文字任务)。

准备了60个单词。从日语模仿词词典中选出12个表示柔软(Familiar_Soft)和12个表示物体硬度(Familiar_Hard)的声音符号词；使用遗传算法准备了24个不熟悉的音符号词，12个代表柔软度(Unfamiliar_Soft)， 12个代表硬度(Unfamiliar_Hard)；以伪随机的顺序分配4个日文字符(Random，例如“fugusau”)，从而生成12个伪词。

实验中没有触觉刺激，受试者被要求估计每个单词对应的柔软度。在刺激呈现后，被试通过按下按钮报告所呈现单词1(硬)到4(软)的印象

根据受试者的依从性选择4种刺激进行匹配;对刺激的依从性分别为10.26、5.76、0.79、0.20 mm/N。前两种刺激被认为是软刺激，后一种刺激被认为是硬刺激

Tab-1

将每个声音符号词与软刺激和硬刺激配对，创造出一致和不一致的配对。

受试者被要求伸出手臂，将右手放在木架上。他们左手拿着一个应答箱。

匹配(matching)任务包括5个条件:触觉刺激与熟悉词的一致、触觉刺激与陌生词的一致、触觉刺激与陌生词的不一致、触觉刺激与陌生词的不一致和低水平控制条件。在低水平控制条件下，只有伪词没有触觉刺激。

Fig-1

表1显示了匹配任务的一致性评分和响应时间

表1显示了匹配任务中的一致性评分和反应时间。双向重复测量方差分析(ANOV A)(2个水平的匹配× 2个水平的熟悉度)显示匹配的主效应显著[F(1,31) = 1629.3, p < 0.001]，熟悉度的主效应显著。同样的方差分析显示熟悉度的主效应显著。无论是匹配还是交互作用，都观察到一个显著的主效应。经过Bonferroni校正的配对t检验显示，对不熟悉单词的配对的反应时间比对熟悉单词的配对的反应时间要长

双向重复测量方差分析(2个软性水平× 2个熟悉度水平)显示软性的主效应显著，但同样的方差分析也显示，两个因素之间存在显著的交互作用[F(1,30) = 268.41, p < 0.001]，熟悉条件下“软性”和“硬性”词汇的评分差异大于不熟悉条件下的相同评分差异。

我们证实了在所有对刺激中，依从性高的刺激的评分都高于依从性低的刺激。

四、研究结果 ¶

匹配的主效应。根据假设，一致性条件与不一致性条件的对比(一致性效应)显示双侧脑岛和内侧额上回均有显著的激活区域。

此外，同样的对比显示，双侧额下回、左侧额眶皮层、双侧前岛、右侧扣带回和右侧小脑都有激活，(图2，补充表3)。在后颞区(如颞中回)没有观察到显著的影响。相反的对比显示没有明显的激活。

Fig-2

熟悉性的主效应。对比熟悉词汇条件和不熟悉词汇条件，发现双侧显著激活区域在角回、楔叶、岛叶、舌回、颞中回、楔前叶、额上回、枕上回、颞上回和边缘上回。左侧扣带回、左侧梭状回、左侧海马旁回、左侧中央后回、左侧中央前回、右侧枕中回和右侧顶盖均有激活。(Fig-3A)

Fig-3

相反的对比显示在双侧角回，双侧枕下回，双侧额中回，双侧枕中回，双侧额上回，双侧枕上回，双侧顶叶，左侧额下回，左侧岛叶，左侧边缘上回，右侧楔前叶，和双边小脑有明显的激活区域。(Fig-3A)

Fig-4

对比显示，激活在左侧岛叶，顶盖和内侧额上回。如图4A所示，匹配任务中的一致性效应与触觉任务中的柔软相关激活在前岛叶和内侧额上回重叠。图4B显示了三个代表性受试者的数据。

声音符号词与基线的对比显示，双侧脑岛、内侧额上回和pSTS等多个区域均有显著的激活；我们评估了柔软的影响在每个水平的熟悉性。与硬不熟悉词条件相比，软不熟悉词条件在双侧舌回、双侧枕中回、双侧楔叶和左侧枕下回的激活程度更高，相比之下，没有哪个脑区在熟悉软单词的条件下会比熟悉硬单词的条件下更活跃。总的来说，在全脑分析中没有观察到假设区域的软硬印纹的显著影响。

进行volume-of-interests (VOI)分析检查激活模式假设地区(脑岛和内侧部分的额上回)在三个任务

Fig-5

对比估计(相对于对照)的双向重复测量方差分析(2个匹配水平× 2个熟悉程度)显示了匹配的显著主效应,在两个区域中一致条件出现了比不一致条件更大的对比估计。同样的分析显示了熟悉性的显著主效应，相比于熟悉条件，陌生条件在两个区域显示出更大的激活。

对参数估计的双向重复测量方差分析(2水平的软性× 2水平的熟悉度)显示，在脑岛，用硬词表达的软性词语比用软词表达的词语有更大的活力。

双向重复测量方差分析(4个软性水平)对对比估计(相对于对照)显示了所有区域的显著主效应。结果证实了脑岛和额上回受到触觉感知柔软程度的影响。

Fig-6

单因素分析显示，脑岛和内侧额上回的匹配效应，而pSTS中未发现这种效应。为了进一步检验pSTS是否包含声音符号信息及其与触觉信息的匹配效果，我们进行了多体素模式分析(MVPA)

五、讨论及其他 ¶

在这项研究中，我们检查了参与处理声音符号信息的大脑网络，这些信息与物体的柔软和坚硬有关。MVPA显示，脑岛包含了一致性信息、触觉感知的柔软度大小和与声音符号词相关的柔软度大小。词汇判断任务的VOI和MVPA分析表明，在表现一致性效应的区域内，左脑岛含有一些关于声音符号词的信息。因此，有可能是脑岛接收到通过触摸感知到的软性信息和与声音符号相关的软性信息，导致了这两种信息之间的相互作用。