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An Integrated Magnetoencephalographic and Functional Magnetic Resonance Imaging Study on Temporal Asymmetry Processing in the Human Auditory Cortex

Kult, Anita

German Title: Integrierte magnetoenzephalographische and funktionelle magnetresonanztomographische Untersuchung der zeitlichen Asymmetrien im Hörkortex des Menschen

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Abstract

Temporal asymmetry is a fundamental property of speech and music. When a "damped" exponential is used to modulate a sinusoid, it reduces the sound quality typically associated with the carrier. When the modulator is reversed in time, producing a "ramped" sound, the sound quality of the carrier is more salient. Magnetoencephalography was used in conjunction with functional magnetic resonance imaging (fMRI) to localize and characterize cortical sources evoked by temporally asymmetric sounds. Additionally, the relation between neurophysiological and psychometric data was explored. We show that the relationship between stimulus perception and neuromagnetic responses are observed in the N100m component of auditory evoked magnetic fields. In response to ramped and damped sinusoids N100m peak amplitudes increase with the stimulus half{life time (HLT). The asymmetry in terms of N100m magnitude ratio was maximal at modulation HLT of 4 ms and greatly reduced at 0.5 ms and 32 ms which parallels the psychophysical data. fMRI revealed substantial right lateralized activation of Planum temporale in a response to a difference contrast 'ramped-damped' of 4 ms HLT, where we localized N100m sources. Temporally asymmetric sounds were simulated using auditory image model. The extracted carrier salience correlated with both, the N100m magnitude and perceived carrier salience.

Translation of abstract (English)

Die zeitliche Asymmetrie ist eine fundamentale Eigenschaft der Sprache und Musik. So besitzt ein Ton mit einem exponentiellen Abfall der Einhüllenden ("damped tone") einen überwiegend perkussiven Charakter. Wird der gleiche Ton zeitlich gespiegelt ("ramped tone"), hat er eine tonale Komponente. Mit Hilfe der Magnetoenzephalographie und funktioneller Magnetresonanztomographie (fMRI) wurden die durch auditorische Stimulation evozierten kortikalen Quellen lokalisiert und charakterisiert. Weiterhin wurde die Grösse der neuromagnetischen Antwort und der Ausgeprägtheit des Tons korreliert. Beide Grössen steigen mit zunehmender Halbwertszeit (HLT) der Stimuli. Die Asymmetrie die als Amplitudenverhältnis bestimmt wurde zeigt für die 4 ms HLT den grössten Effekt. Dies entspricht der psychophysischen Daten. Mittels fMRI wurde die spezifische Aktivierung des Kontrast ramped{damped für 4 ms HLT im Planum temporale lokalisiert wobei in der rechten Hemisphäre der stärkere Effekt beobachtet wurde. Die stärke der N100m Antwort und die empfundene Ausgeprägtheit des Tons korrelierten darüber hinaus sehr hoch mit der Vorhersage eines neurophysiologisch motivierten Tonhöhenextraktionsmodel.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Dosch, Prof. ), S Hans Günter
Date of thesis defense: 16. February 2006
Date Deposited: 28. Feb 2006 10:28
Date: 2006
Faculties / Institutes: Medizinische Fakultät Heidelberg > Neurologische Universitätsklinik
Subjects: 530 Physics
Controlled Keywords: Magnetoencephalographie, Magnetische Resonanz, Hörrinde
Uncontrolled Keywords: zeitliche Asymmetrienmagnetoencephalography , fMRI , auditory , temporal asymmetry
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