原来当我们听到歌声时，大脑中的一组神经元会发光！

麻省理工学院的神经科学家已经确定了人类大脑中对唱歌有反应的神经元群，但对其他类型的音乐没有反应。

　　

麻省理工学院的神经科学家首次发现，当我们听到歌声时，人脑中的一组神经元会发光，而不是其他类型的音乐。

这些在听觉皮层中发现的神经元似乎对声音和音乐的特定组合有反应，但对正常的讲话或器乐都没有反应。研究人员说，他们到底在做什么还不清楚，需要更多的工作来发现。

“这项研究为听觉皮层内相对细粒度的功能分离提供了证据，与音乐中的直觉区分相一致，”Sam Norman-Haignere说，他是麻省理工学院的前博士后，现在是罗切斯特大学医学中心的神经科学助理教授。

这项工作建立在2015年的一项研究的基础上，在该研究中，同一个研究团队使用功能性磁共振成像(fMRI)来识别大脑听觉皮层中对音乐作出特别反应的神经元群体。在这项新研究中，研究人员使用了大脑表面的电活动记录，这比功能磁共振成像(fMRI)提供了更精确的信息。

“有一种神经元对唱歌有反应，然后在附近的另一种神经元对很多音乐有广泛的反应。在功能磁共振成像的尺度上，它们如此接近，以至于你无法将它们分开，但通过颅内记录，我们获得了额外的分辨率，我们相信这是让我们能够将它们分开的东西，”诺曼-海纳尔说。

神经录音

在2015年的研究中，研究人员使用功能磁共振成像(fMRI)扫描参与者的大脑，因为他们听到了165种声音，包括不同类型的讲话和音乐，以及敲手指或狗叫等日常声音。在这项研究中，研究人员设计了一种分析功能磁共振成像数据的新方法，这使他们能够识别出具有不同反应模式的六个神经群体，包括对音乐有选择性反应的群体和对语言有选择性反应的群体。

在这项新研究中，研究人员希望通过一种被称为ECoG的技术获得更高分辨率的数据，ECoG可以通过放置在颅骨内的电极记录脑电活动。与功能磁共振成像(fMRI)相比，这能提供更精确的大脑电活动图像。功能磁共振成像测量大脑中的血液流动，作为神经元活动的代理。

Kanwisher说:“在人类认知神经科学的大多数方法中，你无法看到神经表征。”“我们可以收集的大多数数据都可以告诉我们，这是一个大脑的一部分，但这是非常有限的。我们想知道它代表了什么。”

由于皮质电造影术是一种侵入性的手术，通常不能在人类身上进行，但它经常被用于监测即将接受手术治疗癫痫的癫痫患者。医生会对患者进行几天的监测，以便在手术前确定癫痫发作的源头。在此期间，如果患者同意，他们可以参与研究，测量他们在执行特定任务时的大脑活动。在这项研究中，麻省理工学院的团队在几年的时间里收集了15名参与者的数据。

对于这些参与者，研究人员播放了他们在早期功能磁共振成像研究中使用的一组165个声音。每个病人的电极位置是由他们的外科医生决定的，所以有些病人对听觉输入没有任何反应，但很多人有。利用他们开发的一种新的统计分析，研究人员能够推断出产生由每个电极记录的数据的神经群体的类型。

诺曼-海格纳尔说:“当我们将这种方法应用到数据集上时，这种神经反应模式只对唱歌有反应。”“这是一个我们真的没有预料到的发现，所以它在很大程度上证明了该方法的整个要点，即揭示你可能想不到的潜在新事物。”

特定于歌曲的神经元群体对语言音乐或器乐的反应非常弱，因此与他们在2015年的研究中确定的选择音乐和语言的人群不同。

大脑中的音乐

在研究的第二部分，研究人员设计了一种数学方法，将颅内记录的数据与2015年研究中的fMRI数据结合起来。因为功能磁共振成像可以覆盖大脑更大的部分，这使得他们能够更精确地确定对唱歌作出反应的神经群体的位置。

麦克德莫特说:“这种结合ECoG和fMRI的方法是方法论上的重大进步。”“在过去的10年或15年里，很多人一直在做ECoG，但它总是受到录音稀疏这一问题的限制。Sam是第一个发现如何将提高的电极记录分辨率与fMRI数据相结合，从而更好地定位整体反应的人。”

他们发现，特定的歌曲热点位于颞叶的顶部，靠近语言和音乐的选择性区域。研究人员说，这个位置表明，特定于歌曲的人群在将信息发送到大脑的其他部分进行进一步处理之前，可能会对感知到的音调或单词与感知到的音调之间的相互作用等特征做出反应。

研究人员现在希望更多地了解唱歌的哪些方面驱动这些神经元的反应。他们还与麻省理工学院(MIT)教授丽贝卡·萨克斯(Rebecca Saxe)的实验室合作，研究婴儿是否有音乐选择区域，希望更多地了解这些大脑区域是何时以及如何发育的。