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在语言研究中，大脑如何处理句法结构尚不明确。研究人员利用功能性磁共振成像（fMRI）数据，从数据驱动视角构建词对层面的体素句法模型。发现处理相同句法结构时脑区激活强度不同，还构建句法网络验证脑区差异，为理解大脑句法处理提供新视角。
语言，作为人类沟通与信息交流的神奇工具，一直是科学界深入探索的领域。在语言的 “大厦” 里，语义如同砖块，承载着词汇的意义；而句法，则像是大厦的框架，规定着词汇的排列组合方式，让人们能够构建出丰富多彩的语句，实现对语言的认知与表达。然而，大脑究竟是如何调用句法功能来理解语言的，这个问题始终像一团迷雾，困扰着认知神经科学领域的研究者们。
此前，不少研究致力于探寻对句法功能敏感的脑区。有些研究发现，句法和语义似乎共享相同的语言区域，或者存在高度的区域重叠。但这些研究没能清晰地揭示不同区域在句法功能上的差异。还有一些研究通过人工设计语料库，去探索特定脑区对某些句法现象的反应。比如，研究发现句子相较于单词列表，会在前颞叶（ATL）、左侧额下回（IFG）、后上颞沟（pSTS）等区域产生更强的激活；在构建歧义句的条件下，IFG、pSTS 以及后中颞回也被证实对句法结构敏感。不过，人工设计的语料库存在诸多局限性。以往研究常用的语料多为双词短语、短句子或者无意义句子，这些语料虽然构建简单，但只能反映少量的句法现象，难以用于研究自然语言中更复杂的句法结构，而且不同研究针对不同句法现象的实验条件差异大，结果难以整合，致使对整个语言系统中句法处理的全面分析一直未能实现。
为了驱散这团迷雾，来自未知研究机构的研究人员踏上了探索之旅。他们另辟蹊径，借助自然叙事故事丰富的语料库和数据驱动的方法，深入研究大脑处理句法结构的机制。这项研究成果发表在《Brain and Language》杂志上，为该领域带来了新的曙光。
研究人员开展此项研究主要运用了两项关键技术方法。一是利用公共数据集（Nastase 等人，2021）中的数据，这些数据来自于成年且英语流利、听力正常、无神经疾病史的受试者。研究人员从数据集中精心挑选了 9 个刺激，并依据原作者建议排除了 21 名不符合要求的受试者。二是采用非线性体素建模和模型解释方法，以此应对因个体差异产生的干扰信号问题。
下面来详细看看研究结果：
- 非线性体素建模和模型解释：听同一故事时，由于个体在记忆、情绪等方面的差异，以及呼吸、头部运动等生理噪声影响，不同受试者收集到的信号会有所不同。研究人员采用非线性体素建模和模型解释的方法，来处理这些干扰信号。这一技术能够有效分离出语言处理过程中大脑的各类激活信息，为后续精确分析句法处理时大脑的活动奠定了基础。
- 脑区激活差异研究：研究人员通过量化句法处理时体素的激活强度，有了重要发现。当处理相同的句法结构时，不同的脑区竟然表现出不同程度的激活。这一结果表明，大脑在处理句法信息时，各脑区并非 “一视同仁”，而是有着独特的分工和反应模式。
- 句法网络构建与验证：研究人员基于句法结构，为每个体素构建了句法网络。这个句法网络就像是大脑句法知识的 “地图”，它以一种直观的方式呈现了句法在大脑中的组织形式。通过这个网络，进一步验证了不同脑区在句法处理过程中的差异，揭示了大脑句法处理系统的复杂性。
在研究结论与讨论部分，大脑的语言功能被证实是一个极其复杂的系统，语义和句法处理等多个认知过程相互交织。在传统的依存语法（Tesnière 等人，2015）和短语结构语法（Chomsky，1957）中，两个词的组合结构被视为最小的句法单元，这与大脑精细化处理句法的能力相契合。该研究通过创新的研究方法，深入挖掘了大脑句法处理的奥秘，为理解语言理解的神经基础提供了关键线索。它不仅揭示了不同脑区句法功能的差异，还展示了句法处理过程中的实时变化，让我们对大脑如何处理语言中的逻辑结构有了更深刻的认识。同时，研究采用的数据驱动方法也为未来研究语言处理的神经机制提供了新的有力工具，有望推动该领域进一步发展，帮助我们解开更多大脑与语言之间的神秘联系。
