人类大脑中听觉和语言处理是并行的。图片来源：unsplash

本报讯 经过多年研究，神经科学家发现了人类大脑处理语言声音的新途径。8月18日发表在《细胞》上的研究结果表明，听觉和语言处理是并行的。这与长期以来人们认为的大脑先处理听觉信息，然后将其转化为语言信息的理论相矛盾。

声音传到耳朵后，耳蜗将其转换成电信号，然后发送到位于颞叶的听觉皮层。几十年来，科学家们一直认为，听觉皮层的语言处理遵循一个类似工厂装配线的路径。首先，初级听觉皮层处理简单的声音信息，比如声音频率。然后，颞上回提取更重要的特征，如辅音和元音，将声音转换成有意义的单词。但一直以来，这一理论缺乏直接证据的支持，因为它需要整个听觉皮层极高时空分辨率的详细神经生理学记录。这是一个挑战，因为初级听觉皮层位于大脑额叶和颞叶的裂口深处。

美国加州大学旧金山分校神经科学家、神经外科医生Edward Chang说：“所以，我们进行了这项研究，希望找到声音等低级表征转化为词汇等高级表征的证据。”

在7年的时间里，Chang团队对9名参与者进行了研究，这些人因为肿瘤或癫痫等疾病必须接受脑部手术。在手术过程中，小电极阵列被放置在他们的整个听觉皮层中，用来收集涉及语言和癫痫的神经信号。参与者还自愿录音，以便研究人员分析了解听觉皮层是如何处理语音的。

“这项研究是我们第一次直接、同时覆盖大脑所有相关区域，研究声音到单词的转换。”Chang说，之前的类似研究只能收集有限点位的信号。

当为参与者播放短语和句子时，研究人员希望能像传统模型提出的那样，看到从初级听觉皮层到颞上回的信息流，看到这两个区域先后被激活。但研究小组发现，播放句子时，颞上回一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音信息。

此外，研究人员用小电流刺激参与者的初级听觉皮层。如果像传统模型指出的那样，语言处理遵循一系列路径，那么刺激可能会扭曲患者对语言的感知。但即便参与者经历了由刺激引起的噪声幻觉，他们仍然能够清楚地听到并重复语句。然而，当颞上回受到刺激时，参与者能听到人们说话声音，“但听不出内容”。“有一位参与者说，这听起来就像单词中的音节被调换了。”Chang说。

该研究表明，传统语音处理模型过于简化，甚至很可能是错误的。研究人员推测，颞上回可能独立于初级听觉皮层发挥作用，而不是初级听觉皮层处理的下一步。

语言处理的并行性可能为医生提供治疗诵读困难症等病症的新思路。患有这些疾病的儿童在识别语音方面存在困难。“目前，我们还不够了解这个平行听觉系统。上述发现表明了声音信息的传递可能与我们想象的不同。这无疑带来了更多问题。”Chang说。（唐一尘）

相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.07.019