马萨诸塞州总医院 (MGH) 的研究人员领导的一项新研究通过使用先进的大脑记录技术，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。

总之，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）在说话之前就如何在大脑中表示，以及它们在语言产生过程中如何串在一起。

这项发表在《自然》杂志上的研究揭示了对大脑神经元的见解，这些神经元能够产生语言，并可能改善对言语和语言障碍的理解和治疗。

“虽然说话通常看起来很容易，但我们的大脑在产生自然语音的过程中执行了许多复杂的认知步骤，包括想出我们想说的话、规划发音动作以及发出我们想要的发声，”资深作者齐夫·威廉姆斯医学博士说麻省总医院和哈佛医学院神经外科副教授。

“我们的大脑执行这些壮举的速度惊人地快——在自然语言中大约每秒三个单词——并且错误非常少。然而，我们如何精确地实现这一壮举仍然是一个谜。”

当威廉姆斯和他的同事使用一种名为 Neuropixels 探针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，这些细胞可能是产生语言能力的基础。说话。他们还发现大脑中有不同的神经元组专门负责说和听。

“Neuropixels 探针在人体中的使用最早是在麻省总医院 (MGH) 首创。这些探针非常出色，它们比人类头发的宽度还小，但它们还拥有数百个通道，能够同时记录数十个甚至数百个的活动威廉姆斯说，他曾与麻省总医院和哈佛医学院神经学教授悉尼·卡什（Sydney Cash）医学博士、哲学博士一起开发这些记录技术，后者也帮助领导了这项研究。

威廉姆斯继续说道：“因此，使用这些探针可以为人类神经元如何集体行动以及它们如何共同产生复杂的人类行为（例如语言）提供前所未有的新见解。”

这项研究展示了大脑中的神经元如何代表构成口语单词的一些最基本元素——从称为音素的简单语音到将其组装成更复杂的字符串（如音节）。

例如，需要用舌头接触牙齿后面的硬腭发出辅音“da”来产生“dog”这个词。

通过记录单个神经元，研究人员发现，在大声说出该音素之前，某些神经元会变得活跃。其他神经元反映了单词构造的更复杂的方面，例如音素到音节的特定组装。

研究人员表明，利用他们的技术，可以可靠地确定人们在发音之前会说出的语音。

换句话说，科学家可以在单词实际说出之前预测出辅音和元音的组合。这种能力可以用来构建能够产生合成语音的人工假肢或脑机接口，这可以使一系列患者受益。

该研究的合著者阿尔琼·卡纳 (Arjun Khanna) 表示：“在多种神经系统疾病中都观察到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。” 。 “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个人的想法和感受相关的问题。 。