“语言的音乐”与人类独有的大脑区域有关

我们人类是唯一能灵活控制声音音调的灵长类动物。这种旋律控制不仅对我们的歌唱能力很重要:起伏的音高也在演讲中传达关键信息——包括说话人的情绪、强调的词语，或者一个句子是陈述还是问句。一些有声调的语言，比如普通话，甚至会用音高给本来相同的单词赋予不同的含义。

现在，美国加州大学旧金山分校的科学家们进行了一项新研究，揭示了人类大脑的哪个区域控制着喉部的声带，从而让我们控制说话的音调。深入了解音高控制可以为先进的脑修复技术铺平道路，这种技术可以让那些不能说话的人以一种自然的方式表达自己。

该研究于2018年6月28日发表于《纽约时报》细胞该研究由本杰明·迪希特博士(Benjamin Dichter)进行，他是加州大学旧金山分校威尔神经科学研究所(UCSF Weill Institute for Neurosciences)神经外科教授、医学博士爱德华·f·张(Edward F. Chang)实验室的博士后研究员。与他们同行的还有同样来自UCSF的Jonathan D. Breshears医学博士和Matthew K. Leonard博士。

接通音箱电源

常的实验室最近显示大脑的一部分如何控制嘴唇、舌头和喉咙肌肉，产生构成语音的主要元音和辅音的流畅组合。他们的新研究表明，大脑的另一个区域独立地控制着语言中的“音乐”。

当你把空气从喉头推过去时，你可以根据声带的张力来控制震动的速度。就像绷紧吉他弦一样，通过弯曲你的喉部肌肉来增加这些褶皱的张力，使它们振动得更快，从而产生不同音高的声音或话语。但只有少数物种能够灵活地学习控制音调。迪希特说:“控制喉头是口语进化的关键一步。”

2018年3月被任命为小威廉·k·鲍伊(William K. Bowes Jr.)生物医学研究员的张补充说，但为了理解在说话过程中大脑是如何控制咽喉的，研究人员需要了解人们说话时大脑实时发生了什么。“了解我们是如何说话的远远不止知道语言功能在大脑中的位置。更重要的是要了解大脑细胞是如何为口腔肌肉和咽喉肌肉编码命令信号的，而这些肌肉和咽喉肌肉是发声的基础。”

作为加州大学旧金山分校癫痫中心的一名神经外科医生，Chang通过手术切除引起癫痫的脑组织。Chang的一些癫痫患者在他们的大脑表面安装了高密度的微小电极阵列，以帮助查明他们癫痫发作的原因。研究人员从这一患者群体中招募志愿者进行类似新研究的研究，该研究需要对特定语言任务期间的神经活动进行精确检查。这种被称为“皮质电图”(electrocorticography，简称ECoG)的方法帮助研究小组确定，当病人在说话时强调不同的单词时，大脑的哪些区域和哪些特定的神经元群被激活了。

在新细胞在这项研究中，研究人员研究了这些志愿者的大脑是如何调节音调的变化来强调“我从没说过她偷了我的钱”这句话中的不同单词的。志愿者们多次阅读句子，每次强调一个不同的单词，这微妙地改变了句子的意思。(例如，“我从来没有说过她偷了我的钱”意味着有人指控，而“我从来没有说过她偷了我的钱”意味着你指控她偷了别的东西。)通过这种方法，研究人员可以观察到说话者在不改变所说的单词的情况下，通过改变音调来强调句子中不同的单词所引起的大脑活动的差异。

他们发现，一个被称为喉背运动皮层的大脑区域的神经元被激活，与音高的快速变化有关，比如在句子中强调不同的单词时。大脑皮层的这个区域越活跃，说话者对单个单词的音调就越高。无论是在演讲中，还是在病人唱简单旋律时，都是如此。当说话人改变声音的整体音调时，附近大脑区域的神经元就会激活，就像我们有时用更高的音调对宠物或孩子说话时一样。

后来，当病人为神经外科手术做脑成像准备时，研究人员电刺激了喉背运动皮层的神经元。刺激这些神经元不仅会导致喉部肌肉收缩，还会导致一些患者自发发声。

更重要的是，研究人员发现，当病人静静地听他们自己讲话的回放时，喉背运动皮层也会对音高做出反应。根据狄克特,这个大脑区域似乎并不以同样的方式使用在其他灵长类动物,发现它参与感知以及产生音高变化可能产生线索我们的大脑是如何让我们模仿对方的讲话,并故意改变我们的声音的音高。

距完美的假

迪希特说，他们的下一个项目已经在进行中，探索他们是否能够“逆向工程”如何大脑控制球场:“我们能否仅通过观察说话者的神经活动，就预测出他们在强调哪个词?”

开发一个演讲假体可以为那些不能说话的人提供微妙的、自然的声音，这是团队追求的另一个方向。迪希特说:“你真的希望假肢能够承载演讲者的情感内容。”“仅仅捕捉文字是不够的，因为我们所交流的太多是我们如何表达的。”

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