人類大腦中聽覺和語言處理是并行的。圖片來源：unsplash
經過多年研究，神經科學家發現了人類大腦處理語言聲音的新途徑。8月18日發表在《細胞》上的研究結果表明，聽覺和語言處理是并行的。這與長期以來人們認為的大腦先處理聽覺信息，然后將其轉化為語言信息的理論相矛盾。
聲音傳到耳朵后，耳蝸將其轉換成電信號，然后發送到位于顳葉的聽覺皮層。幾十年來，科學家們一直認為，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，將聲音轉換成有意義的單詞。但一直以來，這一理論缺乏直接證據的支持，因為它需要整個聽覺皮層極高時空分辨率的詳細神經生理學記錄。這是一個挑戰，因為初級聽覺皮層位于大腦額葉和顳葉的裂口深處。
美國加州大學舊金山分校神經科學家、神經外科醫生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化為詞匯等高級表征的證據。”
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。在手術過程中，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區域，研究聲音到單詞的轉換。”Chang說，之前的類似研究只能收集有限點位的信號。
當為參與者播放短語和句子時，研究人員希望能像傳統模型提出的那樣，看到從初級聽覺皮層到顳上回的信息流，看到這兩個區域先后被激活。但研究小組發現，播放句子時，顳上回一些區域的反應速度與初級聽覺皮層一樣快，這表明兩個區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。但即便參與者經歷了由刺激引起的噪聲幻覺，他們仍然能夠清楚地聽到并重復語句。然而，當顳上回受到刺激時，參與者能聽到人們說話聲音，“但聽不出內容”。“有一位參與者說，這聽起來就像單詞中的音節被調換了。”Chang說。
該研究表明，傳統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別語音方面存在困難。“目前，我們還不夠了解這個平行聽覺系統。上述發現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。”Chang說。（唐一塵）
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