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人類大腦中聽覺和語(yǔ)言處理是并行的。圖片來(lái)源：unsplash

經(jīng)過多年研究，神經(jīng)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了人類大腦處理語(yǔ)言聲音的新途徑。8月18日發(fā)表在《細(xì)胞》上的研究結(jié)果表明，聽覺和語(yǔ)言處理是并行的。這與長(zhǎng)期以來(lái)人們認(rèn)為的大腦先處理聽覺信息，然后將其轉(zhuǎn)化為語(yǔ)言信息的理論相矛盾。

聲音傳到耳朵后，耳蝸將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后發(fā)送到位于顳葉的聽覺皮層。幾十年來(lái)，科學(xué)家們一直認(rèn)為，聽覺皮層的語(yǔ)言處理遵循一個(gè)類似工廠裝配線的路徑。首先，初級(jí)聽覺皮層處理簡(jiǎn)單的聲音信息，比如聲音頻率。然后，顳上回提取更重要的特征，如輔音和元音，將聲音轉(zhuǎn)換成有意義的單詞。但一直以來(lái)，這一理論缺乏直接證據(jù)的支持，因?yàn)樗枰麄€(gè)聽覺皮層極高時(shí)空分辨率的詳細(xì)神經(jīng)生理學(xué)記錄。這是一個(gè)挑戰(zhàn)，因?yàn)槌跫?jí)聽覺皮層位于大腦額葉和顳葉的裂口深處。

美國(guó)加州大學(xué)舊金山分校神經(jīng)科學(xué)家、神經(jīng)外科醫(yī)生Edward Chang說：“所以，我們進(jìn)行了這項(xiàng)研究，希望找到聲音等低級(jí)表征轉(zhuǎn)化為詞匯等高級(jí)表征的證據(jù)?！?/p>

在7年的時(shí)間里，Chang團(tuán)隊(duì)對(duì)9名參與者進(jìn)行了研究，這些人因?yàn)槟[瘤或癲癇等疾病必須接受腦部手術(shù)。在手術(shù)過程中，小電極陣列被放置在他們的整個(gè)聽覺皮層中，用來(lái)收集涉及語(yǔ)言和癲癇的神經(jīng)信號(hào)。參與者還自愿錄音，以便研究人員分析了解聽覺皮層是如何處理語(yǔ)音的。

“這項(xiàng)研究是我們第一次直接、同時(shí)覆蓋大腦所有相關(guān)區(qū)域，研究聲音到單詞的轉(zhuǎn)換。”Chang說，之前的類似研究只能收集有限點(diǎn)位的信號(hào)。

當(dāng)為參與者播放短語(yǔ)和句子時(shí)，研究人員希望能像傳統(tǒng)模型提出的那樣，看到從初級(jí)聽覺皮層到顳上回的信息流，看到這兩個(gè)區(qū)域先后被激活。但研究小組發(fā)現(xiàn)，播放句子時(shí)，顳上回一些區(qū)域的反應(yīng)速度與初級(jí)聽覺皮層一樣快，這表明兩個(gè)區(qū)域同時(shí)開始處理聲音信息。

此外，研究人員用小電流刺激參與者的初級(jí)聽覺皮層。如果像傳統(tǒng)模型指出的那樣，語(yǔ)言處理遵循一系列路徑，那么刺激可能會(huì)扭曲患者對(duì)語(yǔ)言的感知。但即便參與者經(jīng)歷了由刺激引起的噪聲幻覺，他們?nèi)匀荒軌蚯宄芈牭讲⒅貜?fù)語(yǔ)句。然而，當(dāng)顳上回受到刺激時(shí)，參與者能聽到人們說話聲音，“但聽不出內(nèi)容”。“有一位參與者說，這聽起來(lái)就像單詞中的音節(jié)被調(diào)換了?！盋hang說。

該研究表明，傳統(tǒng)語(yǔ)音處理模型過于簡(jiǎn)化，甚至很可能是錯(cuò)誤的。研究人員推測(cè)，顳上回可能獨(dú)立于初級(jí)聽覺皮層發(fā)揮作用，而不是初級(jí)聽覺皮層處理的下一步。

語(yǔ)言處理的并行性可能為醫(yī)生提供治療誦讀困難癥等病癥的新思路。患有這些疾病的兒童在識(shí)別語(yǔ)音方面存在困難。“目前，我們還不夠了解這個(gè)平行聽覺系統(tǒng)。上述發(fā)現(xiàn)表明了聲音信息的傳遞可能與我們想象的不同。這無(wú)疑帶來(lái)了更多問題?！盋hang說。（唐一塵）