Cell提出新观点：大脑中听觉和语音处理是并行的

经过多年的研究，神经科学家在人脑中发现了一条处理语言声音的新途径。研究结果表明，听觉和语音处理是并行的，这与长期以来认为大脑处理声音信息然后将其转换为语言信息的理论相矛盾。

　　

语言的声音传到耳朵后，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串行路径，类似于工厂的装配线。首先，初级听觉皮层处理简单的声音信息，比如声音的频率。然后，一个邻近的区域，称为颞上回(STG)，提取对说话更重要的特征，如辅音和元音，将声音转换成有意义的单词。

但这一理论缺乏直接证据，因为它需要非常详细的神经生理学记录，从整个听觉皮层以极高的时空分辨率。这是一个挑战，因为初级听觉皮层位于分离人类大脑额叶和颞叶的裂口深处。

加州大学旧金山分校的神经科学家和神经外科医生Edward Chang说:“所以，我们进行这项研究，希望找到证据——声音的低级表征转化为词汇的高级表征。”

在7年的时间里，Chang和他的团队对9名参与者进行了研究，这些人因为医学原因，如切除肿瘤或定位癫痫发作的焦点等，必须接受脑部手术。在这些程序中，小电极阵列被放置在他们的整个听觉皮层，以收集用于语言和癫痫图谱的神经信号。参与者还自愿对录音进行分析，以了解听觉皮层是如何处理语音的。

Chang说:“这项研究是我们第一次直接从大脑表面同时覆盖所有这些区域，研究声音到单词的转换。”之前研究该区域活动的尝试主要涉及在该区域插入一根电线，这只能在有限的点上显示信号。

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所提出的那样，从初级听觉皮层到相邻的STG发现信息流。如果是这样的话，这两个区域应该一个接一个地被激活。

令人惊讶的是，研究小组发现，当播放句子时，STG中的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，作为临床语言图谱的一部分，研究人员用小电流刺激参与者的初级听觉皮层。如果像传统模型所指出的那样，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。相反，虽然参与者经历了由刺激引起的听觉噪音幻觉，但他们仍然能够清楚地听到并重复对他们说的话。然而，当STG受到刺激时，参与者报告说，他们能听到人们说话，“但听不出话来。”

“事实上，有一位病人说，听起来就像单词中的音节被调换了，”Chang说。

最新的证据表明，传统的语音处理层次模型过于简化，很可能是错误的。研究人员推测，STG可能独立于初级听觉皮层的处理过程而发挥作用，而不是作为初级听觉皮层处理的下一步。

语言处理的并行性质可能会给医生提供新的思路，来治疗像诵读困难症这样的病症，儿童在识别语音方面有困难。

“虽然这是向前迈出的重要一步，但我们还不太了解这个平行听觉系统。这些发现表明，声音信息的传递可能与我们想象的非常不同。这无疑带来了更多问题。”

Journal Reference:

1. Liberty S. Hamilton, Yulia Oganian, Jeffery Hall, Edward F. Chang. Parallel and distributed encoding of speech across human auditory cortex. Cell, 2021; DOI: 10.1016/j.cell.2021.07.019