Куль П.К., Миллер Д.Д. Восприятие речи шиншиллой: функция идентификации синтетических стимулов времени появления голоса

Введение

• Для учета данных при речевом эксперименте полезно различать слуховые уровни обработки и фонетические уровни обработки.
• Доказательства, подтверждающие дихотомию между двумя уровнями:

Вопросы о дихотомии

• Инвариантные сигналы для стоп-согласных можно найти в динамических конфигурациях спектральной энергии во времени (Fant (1973), Stevens (1975)).
• Перцептивное поведение было продемонстрировано для сложных неречевых сигналов (Pisoni, 1977)
• Эффекты избирательной адаптации, которые, как считается, служат подтверждением для детекторов фонетических свойств, теперь, по-видимому, относятся к слуховым.

Решение

• Прямой тест на различие между слуховым и фонетическим уровнями обработки заключается в использовании в качестве слушателя животного, которое не имеет фонетических ресурсов.
• Основанием для этого сравнительного подхода является отделение перцептивных эффектов от тех, которые являются уникальными для обработки речи и звука.

Предыдущие анализы

• Liberman et al.(1967): категориальное восприятие считается уникальным для обработки звуков речи.
• Для неречевых стимулов: Cutting and Rosner (1974) - «сорванный» или «искривленный», Pisoni (1977).
• Eimas (1974b): младенцы воспринимают стимулы в лингвистическом режиме и могут категорически различать голосовые контрасты, которые не являются фонемическими в языковой среде младенца.
• Kuhl (1978): Хотя склонность ребенка к восприятию имеет лингвистическое значение, её происхождение может отражать психоакустические ограничения, а не специфические лингвистические.

Цели

• В попытке дифференцировать эффекты восприятия, которые относятся к «слуховому» и «фонетическому» уровням обработки при восприятии речи Kuhl & Moller (1977) предприняли серию экспериментов с животными в качестве слушателей.
• Результаты, полученные с альвеолярными стимулами, сообщаются в эксперименте I; результаты, полученные с помощью губных и велярных стимулов, сообщаются в экспериментах II и III.
• Эксперимент IV представляет собой отчет о результатах, полученных при использовании стимулов из всех трех континуумов.

Эксперимент I

1. Стимулы

• Звуки речи были синтезированы в лабораториях Хаскинса на синтезаторе с параллельным резонансом.
• Для определенного времени появления голоса два верхних форманта возбуждались тепловым шумом в течение интервала; в конце этого интервала два форманта возбуждались периодическими импульсами.
• Первый формант был выключен в течение интервала времени появления голоса. 5 мс для b/p и d/t, 20 мс для g/k стимулов.
• Время появления голоса от 0 до 80 мс с шагом 10 мс, записывалось на полноразмерный магнитофон, а затем перезаписывалось на пакет магнитных дисков RAP.

Субъекты

• Четыре шиншиллы, каждая в возрасте около двух лет.
• Двое из четырех животных были предварительно обучены классифицировать альвеолярные токены естественного происхождения такие как звуки / d / или / t /.
• Двое других животных никогда не обучались.
• Четверо англоязычных взрослых людей.

Аппаратура

• Клетка с двойной решеткой и громкоговорителем в звукоизолированной кабине.
• Клетка разделена барьером по средней линии и имеет дверной звонок на одном конце.
• Представление звука речи было инициировано экспериментатором и контролировалось перфорированной бумажной лентой и высокоскоростным считывателем бумажной ленты.
• Перфолента была подготовлена в соответствии со спецификациями рандомизации.

Дискриминационное обучение

• При положительном исходе испытания животное должно было пересечь барьер на средней линии, чтобы избежать легкого шока и не находиться вблизи звонка.
• При отрицательном исходе испытания животное могло остаться в питьевой трубе. Если животное успешно подавляло перекрестный ответ, оно вознаграждалось водой.
• В конце этого эксперимента два животных научились правильно классифицировать голосовые и глухие CV-звуки, воспроизводимые восемью разными говорящими в шести разных контекстах гласных.
• Рандомизация положительных и отрицательных исходов испытаний с помощью компьютерных перфорированных бумажных лент.

Обобщающее тестирование

• В половине испытаний: стимулы конечной точки, 0 и +80 мс от времени появления голоса.
• В другой половине испытаний: стимулы между этими конечными точками, от +10 до +70 мс от времени появления голоса.
• Во время обобщающего тестирования никогда не проявлялся шок, и все ответные реакции были организованы так, чтобы сказать животному, что оно всегда делает все правильно.
• Тестирование людей:

Результаты эксперимента I

• Расположение фонетических границ:

Эксперимент II

• Субъекты

Результаты эксперимента II

1. Переход от альвеолярных стимулов к стимулам с лабиальным расположением артикуляции.
2. Расположение фонетических границ: фонетические границы кривых, построенным по экспериментальным точкам, составляют 26,8 мс VOT для англоязычных взрослых и 23,3 мс для шиншилл.
3. Ширина границы: кривая, построенная по экспериментальным точкам, для каждого субъекта соответствовала на 50%.

Эксперимент III

• Субъекты: те же субъекты, что и в эксперименте II.
• Процедура

1. Дискриминационное обучение
2. Обобщающее тестирование

• Результаты

1. Переход к стимулам с задненебным местом артикуляции
2. 50% точек согласованных кривых: 42,3 мс VOT для англоговорящих взрослых, 42,5 мс VOT для шиншилл.
3. Согласованная кривая каждого субъекта соответствовала 50% точек.

Эксперимент IV

• Стимулы: использовались лабиальные, альвеолярные и задненебные стимулы, описанные ранее.
• Предмет: одно животное, для которого озвученные стимулы были положительными.
• Процедура:

1. Дискриминационное обучение: со стимулами конечной точки (0 мс VOT и +80 мс VOT) для всех трех континуумов.
2. Обобщающее тестирование: шесть стимулов в конечных точках и 21 стимул между конечными точками (от +10 мс VOT до +70 мс VOT от лабиальных, альвеолярных и задненебных континуумов)

Результаты эксперимента IV

• Расположение фонетических границ:

• Ширина границы: ширина границ кривых, построенных по экспериментальным точкам, из эксперимента I, II и III очень похожа на ширину из эксперимента IV.

Статистический анализ

• Фонетическая граница

• Ширина границы

Обсуждение

1. Сравнение функций «маркировки» для слушателей-людей и не являющихся людьми

• Согласованность между функциями идентификации у людей и животных для всех трех наборов стимулов

• Сдвиг граничных значений с местом артикуляции одинаков для двух групп субъектов.

Авторы: Patrica K. Kuhl & James D. Miller