经过多年的研究，神经科学家近日发现了一种在人脑中处理声音和语言的新途径。研究结果表明，声音和语言处理是并行发生的，这与传统的大脑处理生理学信息然后将其转化为语言信息的理论相矛盾。
长期以来，大部分科学家们认为听觉皮层中的声音处理遵循一个串行路径。首先，听觉皮层处理简单的声学信息，例如声音的频率。然后，被称为颞上回(STG)的相邻区域提取对语音更重要的特征，如辅音和元音，将声音转化为有意义的单词。
但是，因为缺乏听觉皮层十分详细的神经生理学记录，所以对于这个猜想一直无法证实。来自旧金山加州大学圣保罗分校的神经科学家和神经外科医生Edward Chang和他的团队为了找到相关证据进行了一项研究。在七年时间里，他们研究了九名因为医疗原因接受脑部手术的参与者，使用小电极阵列覆盖整个听觉皮层，电极收集语言和癫痫映射的神经信号。参与者自愿对录音进行分析，以了解听觉皮层处理声音和语言的方式。
人类听觉皮层颞叶区域的解剖切片和电极覆盖
- (A)一例参与者左半球颞叶的感兴趣解剖区域。STG =颞上回，MTG =颞中回。
- (B)所有9名参与者的解剖区域电极计数。
- (C)仅发病模式和光谱时间模式之间的比较表明，一个种群仅由一个单一的发病特征描述。
- (D)所有参与者的电极投射到蒙特利尔神经研究所(MNI)图谱脑(cvs_avg35_inMNI152)上。电极尺寸反映了我们分析中测试的编码模型所解释的最大方差(R2)。电极部位根据其解剖位置着色
当为参与者播放短语或者句子的时候，研究人员发现，位于STG中的某些区域的反应速度与初级听觉皮层一样快，这表明两个区域同时开始处理声学信息。另外，研究人员使用小电流刺激了参与者的初级听觉皮层，参与者经历了刺激引起的听觉和幻觉，但是他们仍然能够清楚的听到和重复说的话。当STG受到刺激时，参与者说他们可以听到说话，但是无法辨认出内容。初级听觉皮层和STG收到刺激的结果不同，研究人员推测，传统的传统模型中的串行处理路径可能并不准确。
局部消融左脑汞柱而未损伤前脑汞柱对言语感知和语言理解无影响
磁共振(MR)图像显示手术消融的范围沿HG轴向，而对pSTG没有影响。图像以放射方向显示。
他们认为语言知觉依赖于一个皮层前馈序列转换的声音到语言表征。通过对整个人类听觉皮层的颅内记录、电皮层刺激和外科消融的研究，他们发现，跨区域的皮层处理不符合连续的层次组织。相反，反应潜伏期和感受场分析表明，初级和非初级听觉皮质的信息处理是平行和不同的。当初级听觉皮层的刺激引起幻听，但不扭曲或干扰语言知觉时，也观察到这种功能分离。刺激颞上回非初级皮质可观察到相反的效果。初级听觉皮层的消融并不影响语言知觉。这些结果建立了平行信息处理在人类听觉皮层的分布功能组织，并证明非初级听觉皮层在语音处理中具有重要的独立作用。
虽然目前对于听觉系统的了解尚不完全，但是当前研究的发现让我们对听觉系统的了解迈出了重要的一步，这将为医生提供新的治疗阅读障碍等难以识别语音的疾病提供新的思路。
参考资料
https://www.sciencedaily.com/releases/2021/08/210818130509.htm
https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(21)00878-3
原文链接
https://www.scholat.com/teamwork/showPostMessage.html?id=10339