使用事件相关电位分析在表达性语音中实现稳健声音身份识别的基于记忆的训练和测试范式

Summary

该研究引入了一种训练测试范式，以研究事件相关电位在置信和可疑韵律场景中的旧/新影响。数据显示，在 Pz 和其他电极处，在 400-850 ms 之间，晚期阳性成分增强。此管道可以探索语音韵律以外的因素及其对线索绑定目标识别的影响。

Abstract

从声带中识别熟悉的说话者是人类口头交流的一个基本方面。然而，目前尚不清楚听众如何在富有表现力的言语中辨别说话者的身份。本研究开发了一种基于记忆的个体说话人身份识别方法和随附的脑电图 （EEG） 数据分析管道，用于监测听众如何识别熟悉的说话人和区分不熟悉的说话者。脑电图数据在基于语音区分新旧说话人期间捕捉在线认知过程，提供大脑活动的实时测量，克服反应时间和准确性测量的限制。该范式包括三个步骤：听众在三个声音及其名称之间建立关联（训练）;listeners 指示与三个候选者的声音对应的名称 （checking）;听众在两个备选强制选择任务 （测试） 中区分三个旧的和三个新的说话人声音。测试中的语音韵律要么是自信的，要么是可疑的。使用 64 通道 EEG 系统收集 EEG 数据，然后进行预处理并导入 RStudio 进行 ERP 和统计分析，并导入 MATLAB 进行脑地形图。结果显示，与 New Talker 条件相比，在 Pz 和其他更宽范围的韵律中，在 Pz 和其他更宽范围的电极中，老说话者中引发了扩大的晚期正成分 （LPC）。然而，对于可疑的韵律感知，中央和后电极的旧/新效应是稳健的，而前、中央和后电极则用于可靠的韵律条件。本研究提出，该实验设计可作为研究各种场景（例如，隐喻表达）和声觉失认症等患者病理中的说话人特异性线索结合效应的参考。

Introduction

人类的声流信息丰富，例如情绪 ^1,2、健康状况 ^3,4、生理性别⁵、年龄⁶，更重要的是，个人声音身份 ^7,8。研究表明，人类听众具有强大的能力，可以通过声音识别和区分同伴的身份，从而克服了声学空间中说话人身份基于平均值的表示的说话人内部差异⁹。这种变化是由声学操纵（基频和声带长度，即F0和VTL）引起的，它对应于没有明确的语用意图9（clear pragmatic intentions）⁹、情感韵律¹⁰（emotion prosodies）和传达说话者认知感的声音自信¹¹。行为实验集中在影响听众识别说话者表现的许多因素上，包括与语言相关的操作 ^{8,12,13，与}参与者相关的特征，如音乐....

Protocol

上海外国语大学语言学研究所伦理委员会已批准了下述实验设计。本研究的所有参与者均已获得知情同意。

1. 音频库的准备和验证

1. 音频录制和编辑
   1. 按照制作以前的英文版本的标准程序创建一个中文声乐数据库，同时根据需要进行调整以适应中国¹¹ 的背景。对于这里的实验，使用了 123 个句子，其中包含三种类型的语用意图，即判断.......

Discussion

该研究提出了一个用于 EEG 数据收集和分析的管道，重点是识别以前学习的说话人身份。本研究解决了学习和识别阶段之间的差异，包括语音内容²² 和韵律¹⁰ 的差异。该设计适用于一系列研究领域，包括心理语言学，例如代词和隐喻处理⁴¹。

训练测试范式是一种经典的实验设计，用于评估参与者在特定主题上的学习成果，.......

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
64Ch Standard BrainCap for BrainAmp	Easycap GmbH	Steingrabenstrasse 14 DE-82211	https://shop.easycap.de/products/64ch-standard-braincap
Abrasive Electrolyte-Gel	Easycap GmbH	Abralyt 2000	https://shop.easycap.de/products/abralyt-2000
actiCHamp Plus	Brain Products GmbH	64 channels + 8 AUX	https://www.brainproducts.com/solutions/actichamp/
Audio Interface	Native Instruments GmbH	Komplete audio 6	https://www.native-instruments.com/en/products/komplete/audio-interfaces/komplete-audio-6/
Foam Eartips	Neuronix	ER3-14	https://neuronix.ca/products/er3-14-foam-eartips
Gel-based passive electrode system	Brain Products GmbH	BC 01453	https://www.brainproducts.com/solutions/braincap/
High-Viscosity Electrolyte Gel	Easycap GmbH	SuperVisc	https://shop.easycap.de/products/supervisc