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人類大腦中聽覺和語言處理是并行的。圖片來源：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，聽覺和語言處理是并行的。這與長期以來人們認(rèn)為的大腦先處理聽覺信息，然后將其轉(zhuǎn)化為語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，然后發(fā)送到位于顳葉的聽覺皮層。幾十年來，科學(xué)家們一直認(rèn)為，聽覺皮層的語言處理遵循一個類似工廠裝配線的路徑。首先，初級聽覺皮層處理簡單的聲音信息，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，這一理論缺乏直接證據(jù)的支持，因為它需要整個聽覺皮層極高時空分辨率的詳細(xì)神經(jīng)生理學(xué)記錄。這是一個挑戰(zhàn)，因為初級聽覺皮層位于大腦額葉和顳葉的裂口深處。

美國加州大學(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，我們進行了這項研究，希望找到聲音等低級表征轉(zhuǎn)化為詞匯等高級表征的證據(jù)?！?/p>

在7年的時間里，Chang團隊對9名參與者進行了研究，這些人因為腫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聽覺皮層中，用來收集涉及語言和癲癇的神經(jīng)信號。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音的。

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

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

此外，研究人員用小電流刺激參與者的初級聽覺皮層。如果像傳統(tǒng)模型指出的那樣，語言處理遵循一系列路徑，那么刺激可能會扭曲患者對語言的感知。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)語句。然而，當(dāng)顳上回受到刺激時，參與者能聽到人們說話聲音，“但聽不出內(nèi)容”?！坝幸晃粎⑴c者說，這聽起來就像單詞中的音節(jié)被調(diào)換了?！盋hang說。

該研究表明，傳統(tǒng)語音處理模型過于簡化，甚至很可能是錯誤的。研究人員推測，顳上回可能獨立于初級聽覺皮層發(fā)揮作用，而不是初級聽覺皮層處理的下一步。

語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?；加羞@些疾病的兒童在識別語音方面存在困難?！澳壳埃覀冞€不夠了解這個平行聽覺系統(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。這無疑帶來了更多問題?！盋hang說。（唐一塵）