Speech foundation models (SFMs) are increasingly hailed as powerful computational models of human speech perception. However, since their representations are inherently black-box, it remains unclear what drives their alignment with brain responses. To remedy this, we built linear encoding models from six interpretable feature families: mel-spectrogram, Gabor filter bank features, speech presence, phonetic, syntactic, and semantic features, and contextualized embeddings from three state-of-the-art SFMs (Whisper, HuBERT, WavLM), quantifying electrocorticography (ECoG) response variance shared between feature classes. Variance-partitioning analyses revealed several key insights: First, the SFMs' alignment with the brain can be mostly explained by their ability to learn and encode simple interpretable speech features. Second, SFMs exhibit a systematic trade-off between encoding of brain-relevant low-level and high-level features across layers. Finally, our results show that SFMs learn brain-relevant semantics which cannot be explained by lower-level speech features, with this capacity increasing with model size and context length. Together, our findings suggest a principled approach to build more interpretable, accurate, and efficient encoding models of the brain by augmenting SFM embeddings with interpretable features.


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ACM/IEEE第23届模型驱动工程语言和系统国际会议,是模型驱动软件和系统工程的首要会议系列,由ACM-SIGSOFT和IEEE-TCSE支持组织。自1998年以来,模型涵盖了建模的各个方面,从语言和方法到工具和应用程序。模特的参加者来自不同的背景,包括研究人员、学者、工程师和工业专业人士。MODELS 2019是一个论坛,参与者可以围绕建模和模型驱动的软件和系统交流前沿研究成果和创新实践经验。今年的版本将为建模社区提供进一步推进建模基础的机会,并在网络物理系统、嵌入式系统、社会技术系统、云计算、大数据、机器学习、安全、开源等新兴领域提出建模的创新应用以及可持续性。 官网链接:http://www.modelsconference.org/
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