无论是交谈还是阅读，理解始终是语言的基础。我们语言能力中的一个最重要的部分就是提取语言中丰富而细微的含义。
但从神经的角度而言，这一直是难以理解的难题。在我们听别人说话时，人脑需要理解数万个单词的含义，并且要在各种各样的话题和概念中随时切换。虽然科学家已经对处理语言和语义的脑区有了越来越多了解，但人们还不知道在神经元的层面，人脑究竟是如何计算并处理语言中的含义的。
近日，麻省总医院的一组研究团队利用了能够追踪单个神经元的新技术，发现了一个脑中的微观“辞海”，它反映了人脑中的神经元是如何表征词义的，为了解人类如何理解语言打开了一扇大门。研究已发表在《自然》上。
脑中的辞海
当我们聊天时，语言输入的最初感知处理是由听皮质完成的。接着，信息会流向一个特别的语言选择性网络。这个网络可以将我们听到的词汇映射成词义，也能将这些词汇的含义组合成短语和句子。除此之外，这个过程还涉及其他很多广泛区域。
在这项新研究中，研究人员希望从神经元的层面描述人脑在自然说话的过程中是如何精细表征词义的。比如，当我们听到“猫”或“狗”这样的单词时，我们是如何将这些词映射到对应的概念的。还有，我们的脑是如何区分各种不同的含义的，比如分清“狗”和“汽车”这样截然不同的概念。
为了着手解决这些问题，科学家使用了一种记录单个神经元的新技术，追踪了自然语音处理过程中单个神经元的活动。这种技术可以在人们听到句子（比如“一个孩子弯下腰去闻玫瑰花。”）和一些短篇故事（比如有关猫王生平的故事）时，同时记录下多达一百个脑神经元的活动。
他们发现，我们脑中的某些神经元能够可靠地区分这些单词。这些神经元能对特定的词义做出选择性反应，还能区分单词和非单词。比如，当人们听到“跑”或者“跳”等反映动作的词时，某些神经元会优先激活，而听到“快乐”或者“悲伤”等具有情感内涵的词时，其他神经元则会优先激活。
把所有神经元放在一起观察时，就能为了解词义是如何在脑中体现出来的构建出一幅详细的图。
一种动态的理解
不过，要理解语言，仅仅理解单词的意思是不够的，还要准确地理解它们在句子中的意思。在中文里，“杜鹃”可以指一种花，也可以指一种鸟。甚至在口语中，“交待”和“胶带”这两个相差极大的词听上去也一模一样。但在绝大多数情况下，我们都能迅速分辨谈话中涉及的准确含义。换句话说，我们一定要通过某种方式快速理解各种句子、故事和叙述中的词语含义。
研究发现，这些神经元会根据听到这些单词的句子语境不断预测这些单词最可能的含义。神经元对单词的反应并不是一种固定的记忆表征，而是高度动态的，可以根据特定的语境反映单词的含义。
而最令人兴奋的是，研究人员注意到，通过记录相对较少数量的神经元，可以预测说话时实时听到的单词含义。换句话说，根据神经元的活动，也许就可以确定一个人在说话时所理解的一般想法和概念。
应用的潜力
这些结果已经开始逐步揭示语言理解过程中细胞层面的意义处理机制，它们或许能提供一些新的见解，并可以用来帮助那些患有影响语言的疾病的患者。
研究人员还提到，通过从少量脑细胞的活动中解码词义，就有可能在一定程度上预测一个人在听什么或在想什么。这或将有助于科学家在未来开发出脑机接口，帮助患者更有效地进行交流。
#创作团队：
撰文：Takeko
排版：雯雯
#参考来源：
https://www.massgeneral.org/news/press-release/brain-thesaurus-lets-neurons-derive-meaning-spoken-words
https://www.nature.com/articles/s41586-024-07643-2
#图片来源：
封面图&首图：AndriuZ，Wikimedia
热门跟贴