在單個(gè)腦細(xì)胞的閃爍中已經(jīng)檢測(cè)到單詞的含義

從傳達(dá)精確的指令到喚起全新的世界，詞語(yǔ)及其含義是我們作為人類(lèi)存在的核心。但是，組成人類(lèi)大腦的眾多細(xì)胞如何獲取抽象的噪音或符號(hào)，并將它們轉(zhuǎn)化為有意義的東西，長(zhǎng)期以來(lái)一直是一個(gè)謎。

現(xiàn)在可以追蹤大腦活動(dòng)到單個(gè)神經(jīng)元的新技術(shù)現(xiàn)在正在揭示這種聲音翻譯在我們大腦中發(fā)生的確切位置。

“人類(lèi)具有通過(guò)語(yǔ)言提取細(xì)微含義的非凡能力——當(dāng)我們聽(tīng)語(yǔ)音時(shí)，我們可以理解多達(dá)數(shù)萬(wàn)個(gè)單詞的含義，并在極其不同的概念和主題中無(wú)縫地做到這一點(diǎn)，”說(shuō)哈佛大學(xué)神經(jīng)科學(xué)家齊夫·威廉姆斯。

“我們......想要了解人類(lèi)如何在自然語(yǔ)言中處理如此多樣化的含義，并通過(guò)這些含義，我們能夠快速理解各種句子、故事和敘述中單詞的含義。

哈佛大學(xué)神經(jīng)科學(xué)家Mohsen Jamali和Benjamin Grannan及其同事使用了鎢的“芯片實(shí)驗(yàn)室”微電極陣列和神經(jīng)像素在細(xì)胞水平上記錄大腦活動(dòng)前額葉皮層的 13 名參與者在聽(tīng)單個(gè)句子和故事時(shí)。

在大腦的這一部分，記錄的神經(jīng)元數(shù)量驚人地少——一個(gè)參與言語(yǔ)形成和工作記憶 –為了讓研究人員能夠松散地“讀心術(shù)”細(xì)胞活動(dòng)模式的一般含義。

錄音顯示，面條和披薩等具有相似含義的單詞在參與者的大腦中產(chǎn)生了相似的活動(dòng)模式，并且在聽(tīng)到具有不同含義的單詞（如鴨子和鴨子）時(shí)，這些模式會(huì)有很大的不同咖啡.

“我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)人們聽(tīng)到諸如奔跑或跳躍之類(lèi)的詞語(yǔ)時(shí)，某些神經(jīng)元會(huì)優(yōu)先激活，這些詞語(yǔ)反映了動(dòng)作，而其他神經(jīng)元在聽(tīng)到具有情感內(nèi)涵的詞語(yǔ)（如快樂(lè)或悲傷）時(shí)會(huì)優(yōu)先激活。解釋威廉姆斯。

“當(dāng)一起觀察所有神經(jīng)元時(shí)，我們可以開(kāi)始構(gòu)建一個(gè)詳細(xì)的圖片，說(shuō)明單詞的含義在大腦中是如何表示的。

更重要的是，神經(jīng)元對(duì)單詞聲音的反應(yīng)模式也取決于之前和之后發(fā)生的事情。

“這些神經(jīng)元不是簡(jiǎn)單地將單詞作為固定的存儲(chǔ)記憶表示做出反應(yīng)，而是在自然語(yǔ)音處理過(guò)程中以上下文依賴(lài)的方式自適應(yīng)地表示單詞的含義，”該團(tuán)隊(duì)在他們的論文中寫(xiě)道.

這就是使我們能夠區(qū)分同音字的原因——聽(tīng)起來(lái)相同但含義不同的詞，如“我”和“眼睛”。

研究人員還發(fā)現(xiàn)了層次結(jié)構(gòu)的線索，這些線索將使我們能夠在聽(tīng)到具有相似含義的單詞時(shí)迅速切換。

“通過(guò)能夠從少量腦細(xì)胞的活動(dòng)中解碼詞義，有可能以一定程度的粒度預(yù)測(cè)某人在聽(tīng)或想什么，”說(shuō)威廉姆斯。

“它還可能使我們能夠在未來(lái)開(kāi)發(fā)腦機(jī)接口，使患有運(yùn)動(dòng)麻痹或中風(fēng)等疾病的個(gè)體能夠更有效地交流。

研究人員現(xiàn)在熱衷于探索他們?cè)谖覀兇竽X中發(fā)現(xiàn)的意義圖是否在反應(yīng)上保持相似到書(shū)面文字、圖片甚至不同的語(yǔ)言，以及可能涉及大腦的其他部分。

這項(xiàng)研究發(fā)表在自然界.

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