人类杏仁核与海马单神经元数据集揭示语言语义处理神经机制

本研究通过记录难治性癫痫患者执行语言任务时的单神经元活动，首次构建了人类杏仁核(amygdala)与海马(hippocampus)在语言语义处理中的高分辨率神经编码图谱。研究团队采用视觉/听觉语言定位任务、TIMIT语句及自然故事任务，发现23.5%的神经元对词汇/非词汇刺激存在选择性响应，为边缘系统参与高级语言认知提供了直接电生理证据。该数据集发表于《Scientific Data》，为探索语言-记忆-情绪的跨系统神经机制奠定基础。

　　

语言理解是人类认知的核心功能，传统研究多聚焦于大脑皮层区域如布罗卡区(Broca's area)和韦尼克区(Wernicke's area)。然而，越来越多的证据表明，传统认为主管情绪和记忆的边缘系统——尤其是杏仁核(amygdala)和海马(hippocampus)——可能也参与语言处理。这种跨系统的神经机制长期存在争议：杏仁核是否仅处理情绪性语言？海马如何协调记忆编码与语义理解？现有fMRI研究因分辨率限制难以揭示单神经元水平的动态过程，而动物模型又无法模拟人类特有的语言功能。

华盛顿大学团队在《Scientific Data》发表的这项研究，创新性地利用临床癫痫患者的颅内电极植入机会，记录了四个经典语言任务中杏仁核与海马的单神经元活动。研究人员设计了多模态实验范式：视觉语言定位任务对比词汇/非词汇刺激（图3），听觉版本采用动作动词与声学匹配的无意义词（图4），TIMIT任务呈现孤立语句（图5），自然故事任务则模拟真实语言环境（图6）。通过高密度微电极阵列记录，最终获得322个质量合格的神经元数据（图2），其信号噪声比(SNR)达2.94±1.15，隔离距离(isolation distance)中位数1.51，符合单单元记录标准。

视觉语言定位任务

68个记录神经元中，16个(23.5%)表现出词汇选择性（图3d）。例如某海马神经元在词汇呈现后100-200ms出现显著激活（图3b），而行为测试显示词汇识别准确率(83.5%)显著高于非词汇(69.7%)（图3e），证实边缘系统参与早期词汇特征提取。

听觉语言定位任务

115个神经元中9.6%对语义动词有偏好（图4c）。值得注意的是，这些响应与动作类别无关，提示杏仁核/海马可能参与抽象语义表征而非单纯运动模拟。

TIMIT语句任务

88个神经元中5.7%在语句呈现期（1800ms窗口）激活显著高于基线（图5d）。这些神经元多呈现短语锁时性发放，暗示其对语言结构的敏感性。

自然故事任务

51个神经元中54.9%在故事聆听时激活增强（图6c），部分神经元表现出持续数秒的发放模式（图6b），可能反映叙事连贯性编码。

这项研究首次在单神经元尺度证实：1）人类边缘系统存在专门处理语言信息的神经元亚群；2）其编码特性涵盖从词汇特征到叙事结构的多个层次；3）响应模式具有毫秒级时间精度。这些发现颠覆了传统"皮层中心"的语言处理模型，为自闭症等语言障碍的神经机制研究提供新视角。数据集通过OSF平台开放共享，包含原始神经信号、行为数据和刺激材料，将推动语言-记忆-情绪三大认知系统的跨学科研究。技术层面，研究团队开发的动态聚类算法能有效处理电极漂移问题（图2f），为长期颅内记录提供方法学参考。未来工作可结合自然语言处理(NLP)模型，进一步解析神经编码与语义语法规则的映射关系。