言语简介：大脑如何形成词语

概括： 研究人员对人类大脑如何在说话前形成单词有了突破性的发现。 通过使用 Neuropixels 传感器，他们能够绘制神经元如何在语言中表示和分组语音的方式。

这项研究不仅揭示了言语产生中涉及的复杂认知步骤，而且为治疗言语和语言障碍开辟了可能性。 这项技术可能会催生人工语音假肢，使患有神经系统疾病的人受益。

关键事实：

1. 该研究使用先进的 Neuropixels 传感器来记录大脑中神经元的活动，显示我们如何思考和产生单词。
2. 研究人员发现，神经元致力于说和听，并揭示了语言产生和理解的不同大脑功能。
3. 这些发现可能有助于开发针对言语和语言障碍的治疗方法，并导致创建用于人工语音的脑机接口。

来源： 哈佛

哈佛大学附属马萨诸塞州总医院的研究人员利用先进的大脑记录技术进行了一项新研究，展示了人脑中的神经元如何协同工作，让人们思考他们想说的话，然后通过语音大声说出它们。

这些发现提供了一张详细的地图，显示了语音（例如辅音和元音）在说出之前很久就如何在大脑中表示，以及它们在语言产生过程中如何联系在一起。

作品发表于 自然它可以改善对言语和语言障碍的理解和治疗。

“虽然平时说话看起来很容易，但我们的大脑在自然言语产生过程中执行许多复杂的认知步骤，包括想出我们想说的话、计划言语动作以及产生预期的话语，”主要作者泽夫·威廉姆斯说。 麻省总医院和哈佛医学院神经外科副教授。

“我们的大脑以惊人的速度完成这些壮举——在自然语言中大约每秒三个单词——而且错误非常少。然而，这一壮举到底是如何实现的仍然是一个谜。”

当威廉姆斯和他的同事使用一种名为 Neuropixels 的尖端技术来记录前额皮质（人脑的额叶区域）中单个神经元的活动时，他们发现了参与语言生成的细胞，这些细胞可能是说话能力的基础。 他说。 他们还发现大脑中有不同的神经元组专门负责说话和听力。

“神经像素传感器在人体中的使用最早是由 MGH 率先推出的，”Williams 说。 “这些传感器非常出色——它们比人类头发的宽度还小，但它们还包含数百个通道，能够同时记录数十甚至数百个单个神经元的活动。”

威廉姆斯与马萨诸塞州总医院和哈佛医学院的神经病学教授西德尼·卡什 (Sidney Cash) 一起开发了记录技术，西德尼·卡什也帮助领导了这项研究。

该研究展示了神经元如何代表构成口语单词的一些基本元素——从称为音素的简单语音到将其分组为更复杂的字符串（如音节）。

例如，辅音“da”是通过舌头接触牙齿后面的硬腭而发出的，是发出“dog”这个词所必需的。 通过记录单个神经元，研究人员发现一些神经元在大声说出声音之前就变得活跃。 其他神经元反映了单词构造的更复杂的方面，例如将声音具体分组为音节。

通过他们的技术，研究人员表明，可以在个人发音之前可靠地确定他们会发音哪些语音。 换句话说，科学家可以在实际说出单词之前预测将产生的辅音和元音的组合。 这种能力可以用来构建能够产生合成语音的假肢或脑机接口，这可以使一系列患者受益。

威廉姆斯实验室的博士后研究员阿琼·卡纳 (Arjun Khanna) 表示：“在多种神经系统疾病中都观察到了言语和语言网络的中断，包括中风、创伤性脑损伤、肿瘤、神经退行性疾病、神经发育障碍等。”研究人员的。那”。 该研究的共同作者。

“我们希望更好地理解支持言语和语言的基本神经回路将为开发这些疾病的治疗方法铺平道路。”

研究人员希望通过研究更复杂的语言过程来扩展他们的工作，这将使他们能够研究与人们如何选择他们想说的单词以及大脑如何将单词组装成句子以向他人传达自己的想法和感受相关的问题。 。

关于言语和语言研究新闻

作者： 麻省总医院通讯
来源： 哈佛
沟通： MGH 通讯 – 哈佛
图片： 图片来源：神经科学新闻

原始搜索： 开放访问。
”人类言语产生的单一神经成分“作者：Zev Williams 等人。 自然

总结

人类言语产生的单一神经成分

人类能够组合极其多样化的言语动作来产生有意义的言语。 这种协调特定声音序列、对它们进行分段并在亚秒级时间尺度上结合的能力，使我们能够产生数千个单词的声音，并且是语言的基本组成部分。 然而，我们在言语过程中计划和产生单词的基本细胞单元和结构仍然很大程度上未知。

在这里，利用能够在人类皮质柱上进行采样的清晰、高密度的 Neuropixels 记录，我们发现了语言主导的前额皮质中的神经元，这些神经元编码有关自然语音生成过程中纹状体单词的语音排列和形成的详细信息。

这些神经元代表发音之前发音事件的特定顺序和结构，并反映声音序列分割成不同片段的情况。 他们还准确地预测了即将出现的单词的语音、音节和形态成分，并显示了时间顺序的动态。

总的来说，我们展示了这些细胞混合物如何沿着皮质柱广泛组织，以及它们的活动模式如何从发音规划过渡到生产。 我们还展示了这些细胞如何在感知过程中可靠地跟踪辅音和元音的详细结构，以及它们如何具体地区分与说话相关的过程和与听力相关的过程。

总之，这些发现揭示了人类前额叶神经元语音表征的显着结构化组织和编码级联，并证明了可以支持语音产生的细胞过程。