經過多年的研究，神經科學家在人腦中發(fā)現(xiàn)了一種處理語言聲音的新途徑。8 月 18 日發(fā)表在《細胞》雜志上的研究結果表明，聽覺和語音處理是并行發(fā)生的，這與大腦處理聲學信息然后將其轉化為語言信息的長期存在的理論相矛盾。
語言的聲音到達耳朵后，會被耳蝸轉換為電信號，并發(fā)送到大腦中稱為顳葉聽覺皮層的區(qū)域。幾十年來，科學家們一直認為聽覺皮層中的語音處理遵循一個串行路徑，類似于工廠的流水線。人們認為首先，初級聽覺皮層處理簡單的聲學信息，例如聲音的頻率。然后，稱為顳上回 (STG) 的相鄰區(qū)域提取對語音更重要的特征，如輔音和元音，將聲音轉化為有意義的單詞。
但是這個理論的直接證據一直缺乏，因為它需要來自整個聽覺皮層的非常詳細的神經生理學記錄，具有極高的時空分辨率。這是具有挑戰(zhàn)性的，因為初級聽覺皮層位于分隔人類大腦額葉和顳葉的裂隙深處。
加州大學舊金山分校的神經科學家和神經外科醫(yī)生 Edward Chang 說：“所以，我們進行了這項研究，希望找到證據——將聲音的低級表示轉化為單詞的高級表示。” .
在七年的時間里，Chang 和他的團隊研究了九名因醫(yī)學原因不得不接受腦部手術的參與者，例如切除腫瘤或定位癲癇病灶。對于這些程序，放置小電極陣列以覆蓋整個聽覺皮層，以收集用于語言和癲癇映射的神經信號。參與者還自愿對錄音進行分析，以了解聽覺皮層如何處理語音。
“這項研究是我們第一次可以直接從大腦表面同時覆蓋所有這些區(qū)域，并研究聲音到單詞的轉換，”張說。以前研究該地區(qū)活動的嘗試主要涉及將電線插入該地區(qū)，這只能在有限數(shù)量的地點顯示信號。
當為參與者播放短語和句子時，研究人員期望找到從初級聽覺皮層到相鄰 STG 的信息流，正如傳統(tǒng)模型所建議的那樣。如果是這樣的話，這兩個區(qū)域應該一個接一個地激活。
令人驚訝的是，研究小組發(fā)現(xiàn)，當播放句子時，位于 STG 中的某些區(qū)域的反應速度與初級聽覺皮層一樣快，這表明這兩個區(qū)域同時開始處理聲學信息。
此外，作為臨床語言映射的一部分，研究人員用小電流刺激了參與者的初級聽覺皮層。如果語音處理遵循傳統(tǒng)模型所暗示的串行路徑，則刺激可能會扭曲患者對語音的感知。相反，雖然參與者經歷了刺激引起的聽覺幻覺，但他們仍然能夠清楚地聽到和重復對他們說的話。然而，當 STG 受到刺激時，參與者報告說他們可以聽到人們說話，“但無法辨認單詞。”
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