关键不在于你说了什么，还在于你怎么说

首个揭示大脑将音高与构成单词的声音分开编码的研究。大脑的Heschl’s gyrus区域是听觉处理的早期阶段，它发挥的作用比之前认为的要大得多。这些发现可能会改变语言治疗、人工智能驱动的语音识别，以及我们对人类交流独特之处的理解

　　

你可能听说过“重要的不是你说什么，而是你怎么说”，现在科学证实了这一点。一项由西北大学传播学院、匹兹堡大学和威斯康星大学麦迪逊分校合作开展的开创性研究揭示了一个大脑区域——赫施尔回（Heschl's gyrus）——在解释语言方面的作用远比之前认为的要大得多。这个区域长期以来被认为主要负责早期听觉处理。

这项多学科研究于3月3日发表在《自然·通讯》杂志上，研究发现赫施尔回不仅处理声音，它还能将细微的音调变化（即语调）转化为有意义的语言信息，从而指导人类在对话中理解强调、意图和重点。

多年来，科学家一直认为语调的所有方面主要在上颞回（superior temporal gyrus）处理，这是一个以言语感知而闻名的大脑区域。该研究的共同首席研究员、西北大学罗克琳和理查德·佩珀传播科学与障碍系教授兼系主任巴拉特·钱德拉塞卡兰（Bharath Chandrasekaran）表示，这些发现挑战了关于语调在大脑中如何、在哪里以及以多快的速度被处理的长期假设。

“这些结果重新定义了我们对言语感知架构的理解。”钱德拉塞卡兰说，“我们花了数十年时间研究大脑如何抽象化言语，但这是首次研究大脑如何处理那些传达意义的细微音调变化。”

罕见的研究对象

钱德拉塞卡兰与匹兹堡大学医学院小儿神经外科主任泰勒·阿贝尔（Taylor Abel）博士合作，研究了11名接受严重癫痫神经外科治疗的青少年患者的听觉信息处理。这些患者的大脑皮层深处植入了电极，这些区域对关键语言功能至关重要。

“通常，沟通和语言学研究依赖于从皮肤表面进行的非侵入性记录，这种方法虽然方便，但不够精确。”阿贝尔说，“像我们这样的神经外科医生与神经科学家的合作，使我们能够收集到高质量的大脑活动记录，否则这是不可能的，并以一种全新的方式了解大脑处理的机制。”

为了探索大脑如何解析言语的旋律，研究人员与一组罕见的患者合作，这些患者的脑部植入了电极，作为癫痫治疗的一部分。当这些患者聆听《爱丽丝梦游仙境》的有声读物时，科学家实时追踪了多个大脑区域的活动。

研究人员的发现

利用患者大脑深处电极的脑内记录，研究人员注意到赫施尔回区域处理了声音音调的细微变化——不仅仅是作为声音，而是作为有意义的语言单元。大脑将音调重音与构成单词的声音分开编码。

威斯康星大学麦迪逊分校传播科学与障碍系的G. 尼克·格南塔贾（G. Nike Gnanataja）是该研究的共同第一作者，他说：“我们的研究挑战了大脑如何以及在哪里捕捉言语中的自然旋律——那些帮助传达意义和意图的细微音调变化的长期假设。尽管我们每次说话时这些音调模式都会有所不同，但我们的大脑会创建稳定的表征来理解它们。”

格南塔贾表示，研究还揭示了语调轮廓（言语的起伏）所携带的隐藏意义层——比之前认为的更早地在听觉处理中被编码。

在非人类灵长类动物中也进行了类似的研究，但研究人员发现这些动物的大脑缺乏这种抽象能力，尽管它们处理相同的声学线索。

为什么这很重要

通过解开言语的隐藏层，钱德拉塞卡兰和他的团队发现了大脑如何处理音调重音，这在多个领域具有深远的意义。

“我们的发现可能会改变言语康复、人工智能语音助手，以及我们对人类沟通独特性的理解。”他说。

了解早期语调处理可能会为言语和语言障碍带来新的干预措施，例如自闭症、中风患者的语调障碍以及基于语言的学习差异。

该研究还强调了语言经验在人类沟通中的独特作用，因为非人类灵长类动物缺乏将音调重音作为抽象类别的能力。

此外，这些发现还可以显著增强人工智能驱动的语音识别系统，使其更好地处理语调，使自然语言处理更接近模仿人类言语感知。