PNAS挑战传统观点：大脑的多个区域控制着语言

匹兹堡大学医学院的神经生物学家在今天发表在《美国国家科学院院刊》上的一项研究中给“运动嘴”一词赋予了新的含义。通过仔细绘制狨猴和猕猴的神经网络，他们确定大脑额叶的多个区域控制着发声的肌肉，并可能为复杂语言提供基础。

　　

   

   

图片:Christina M. Cerkevich博士

图片来源:匹兹堡大学

匹兹堡大学医学院的神经生物学家发表在《美国国家科学院院刊》上的一项研究中，赋予了“motor mouth”一词新的含义。通过仔细绘制狨猴和猕猴的神经网络，他们确定大脑额叶的多个区域控制着发声的肌肉，并可能为复杂语言提供基础。

皮特大学神经生物学主任、首席研究员彼得·l·斯特里克(Peter L. Strick)博士说，这些发现——可能有助于更好地理解语言障碍——驳斥了一个长期存在的假设，即只有初级运动皮层，绰号M1，直接影响喉头或音箱。相反，在一些非人灵长类动物中，几个皮层区域向喉部肌肉发送信号，以创造更大的发声技巧。

“我们神经线路中的这种并行处理可能解释了为什么人类能够使用高度复杂的语言，使我们能够分享信息，表达和感知情感，并讲述难忘的故事，”斯特里克说，他也是皮特大脑研究所的科学主任。“我们非凡的语言能力是由于更进化的大脑，而不是更好的肌肉。”

在神经生物学研究助理教授Christina M. Cerkevich博士的带领下，研究人员比较了狨猴和猕猴的神经网络，这些神经网络是控制猴子发声的下行指令信号的来源。

“我们选择这两种猴子是因为它们在发声行为上的显著差异，”Cerkevich解释说。狨猴很容易以类似于人类的方式发声，它们轮流说话，并改变彼此呼叫的音量、时间和音调。另一方面，猕猴发出的大多是简单的、自发的叫声。”

研究人员将狂犬病病毒制成的跨神经元示踪剂注射到猴子喉部的环甲肌中。这种示踪剂感染神经细胞，具有只在神经元之间的突触(神经元之间相互作用的特殊部位)移动的独特特性。这使得追踪从肌肉到控制肌肉的大脑皮层的神经回路成为可能。

除了M1，两种猴子的额叶中都有多个前运动区，向环甲肌发送下行命令信号。但在狨猴中，前运动区提供了一个更大的下行输出源，这使得研究人员提出，狨猴发声运动技能的增强，部分是由于这些前运动区神经信号的扩展。

“这一结果挑战了长期以来的观点，即发声运动技能的提高主要是由于初级运动皮层M1输出的变化，”斯特里克说。“似乎没有单一的控制中心，而是平行的处理站点，使复杂的发声和最终的说话成为可能。”

下一步包括研究发声运动网络中的其他节点，并了解该网络的改变如何导致包括口吃和语言失用在内的发声障碍。

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Cortical basis for skilled vocalization