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【物理科普】人脑是咋听懂讽刺的？科学家找到关键所在了！

环球物理 · 公众号 · 物理 · 2017-09-02 21:13

正文

▲大脑新皮质（neocortex）中的神经元不仅能处理听到了哪些字句，还能分析这些单词的表达方式。这些神经元在听到高音和低音时会有不同的表现。

▲一些神经元会根据句子中的重音落在较低音的位置改变自身活动，无论说的是哪个句子、说话的人是谁。

科学家确定了一处对理解语言至关重要的脑区。该区域的神经元会对音高的变化做出反应，而音高对理解语言的含义具有关键作用。

音调对语言来说十分重要。即使完全相同的字句，用不同的音调说出来，含义便可能千差万别。例如，“小红喜欢橘子。”是一句陈述句，但如果句末的音调有所变化，就变成了疑问句，“小红喜欢橘子？”人类十分擅长辨认音调，即使变调也不影响我们辨认音乐旋律。

加州大学旧金山分校的神经科学家克莱尔·唐（Claire Tang）和同事们在研究了十名癫痫患者后，找到了与这种能力相关的脑细胞。唐女士表示：“我们实验室的任务之一是，弄清大脑如何将声音转化为特定含义。”

“我们发现，大脑新皮质（neocortex）中的神经元不仅能处理听到了哪些字句，还能分析这些单词的表达方式。”

在该团队发布的一段视频中，颞叶颞上回（STG）中的脑细胞被做了重点标注。随着句子音调升高，该脑区的神经活动也会随之增加。

研究人员向受试者播放几段语调不同的合成语音，同时通过大脑植入物监测受试者的脑电波。在等待手术期间，志愿者们需要佩戴电极，防止大脑受损。实验中，他们需要听四句话的录音，每句录音由不同的合成音重复三次。四句话分别是“人类重视真诚的行为”（Humans value genuine behaviour）、“电影消耗的能量很少”（Movies demand minimal energy）、“驯鹿是一种视觉动物”（Reindeer are a visual animal）、以及“律师会给出相关意见”（Lawyers give a relevant opinion。

该研究团队发现，一些神经元能够根据平均音高、分辨出三种合成音。还有一些神经元则能根据单词发音分辨出四个句子的区别，例如，无论说话的人是谁，“驯鹿”和“律师”听起来都是不一样的。

此外，还有一组神经元可以分辨出四种不同的调型。无论听到的是哪个句子、无论说话人是谁，这些神经元只依据句子重音改变自身活动强度。

利用研究数据，科学家找到了在聆听内容不同、但音调模式相同的句子时，反应完全相同的脑区。研究人员还发现，神经元对男性和女性声音的反应差别很大，因为男女音高可谓截然不同。

该研究发现，说话时的音调变化可以说是人类交流的基础，就像旋律于音乐而言一样。在普通话等声调语言中，音调的变化可以彻底改变某个字词的含义。而即使像英语这样的非音调语言，音调的不同也能大大影响说话的意思。

大脑在瞬息之间破译音调的变化，这种能力着实惊人。而每个人都有自己惯用的音高和说话风格，有些人声音低沉，有的人则嗓音高亢。大脑必须在理解字词、句子结构的同时，追踪并分析音调的变化，整个过程不过短短几毫秒。实验中所用的四个句子长度和结构相同，可以用四种不同的声调朗读出来：平缓、重音落在第一个单词、重音落在第三个单词、或者疑问句。