《NeuroImage》：Auditory category encoding of human voice is distributed across superior temporal gyrus but converges with critical speech perception networks in posterior regions
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侵入性记录和皮层刺激揭示STG/S的功能异质性。在pSTG/S中识别出听觉与言语区域的功能重叠。动态声学编码可能构成pSTG/S功能灵活性的基础。界定必需区与参与区需要不同的方法。研究人员利用侵入性颅内立体脑电图(stereoelectroencephalog
侵入性记录和皮层刺激揭示STG/S的功能异质性。在pSTG/S中识别出听觉与言语区域的功能重叠。动态声学编码可能构成pSTG/S功能灵活性的基础。界定必需区与参与区需要不同的方法。研究人员利用侵入性颅内立体脑电图(stereoelectroencephalography, sEEG)记录和皮层刺激映射，探讨人类颞叶区域在人声听觉类别编码与言语产生中的功能角色。研究发现人声(voice)类别编码广泛分布于左侧颞上回(Superior Temporal Gyrus, STG)及颞上沟(Superior Temporal Sulcus, STS)，而在后部颞上回/沟(posterior STG/S, pSTG/S)区域，编码人声的位点与对言语产生至关重要的位点存在显著的功能重叠(OVERLAP)。通过嵌套编码模型分析高伽马活动(High Gamma Activity, HGA)响应，研究人员确定了对人声具有类别偏好(VOICE+)的通道，同时通过临床刺激映射确定了干扰言语产生(STIM+)的通道。结果表明，中部和前部STG/S主要仅参与听觉类别编码，而极后部STG/S延伸至顶叶的区域则仅对言语产生至关重要；相反，pSTG/S中的大部分重叠通道兼具二者功能，提示该区域可能通过动态的声学特征到类别水平的转换机制，灵活参与听觉对象识别与听觉运动整合，支持了听觉处理的双流模型(Dual-stream models)中后腹侧/背侧流的枢纽作用。
该研究背景立足于人类颞叶特别是颞上回及颞上沟后部(posterior Superior Temporal Gyrus/Sulcus, pSTG/S)在复杂社会信号处理中的关键作用，该区域被认为涉及言语、语言、面孔、生物运动及视听整合等多种功能，表现出显著的功能异质性。尽管文献中将对人声反应强烈的区域称为“颞叶人声区”(Temporal Voice Area, TVA)并认为其沿STG/S分布，同时pSTG/S也被证实对言语产生至关重要，但目前尚不清楚介导人声等听觉类别编码的位点是否与言语产生关键位点在空间上重叠，以及这些功能网络如何重叠与分离。为解答此问题，研究人员开展此项研究，利用癫痫手术评估患者的侵入性颅内记录与皮层刺激数据，结合编码模型，旨在揭示颞叶亚区的功能多样性。研究得出结论：人声类别编码分布于整个STG/S，但在后部pSTG/S与言语产生网络收敛重叠；前部STG/S仅参与编码，极后部仅参与言语产生；pSTG/S的动态声学编码机制可能支撑其功能灵活性。该研究发表于《NeuroImage》，意义在于通过高时空分辨率的侵入性数据证实了听觉与言语网络在pSTG/S的物理重叠，挑战了TVA等功能特化区绝对排他性的观点，为理解听觉皮层功能异质性和双流模型提供了因果性证据。
作者为开展研究用到的主要关键技术方法包括：研究对象来源于2019至2023年在匹兹堡大学医学中心(UPMC)儿童医院接受癫痫手术评估的耐药性儿科患者队列（年龄4至22岁，最终纳入5例左利手且完成任务的受试者）。技术方法涵盖立体脑电图(stereoelectroencephalography, sEEG)神经信号采集（采样率1kHz，应用60、120、180 Hz陷波滤波），在自然声音(Natural Sounds, NatS)听觉1-back任务中记录神经活动；通过临床标准流程进行双极双相皮层刺激映射（Cortical Stimulation Mapping，参数2-10mA，50Hz，200-250微秒，1秒）以评估言语产生干扰；利用嵌套编码模型分析高伽马活动(High Gamma Activity, HGA)响应（70-150 Hz滤波，希尔伯特变换，基线校正），采用似然比检验比较仅声学特征模型与加入人声二元类别特征的完整模型以界定VOICE+通道；结合HCP多模态分区图谱进行电极接触点的解剖定位与功能分类（VOICE+、STIM+、OVERLAP）。
3. Results
3.1. Participants
最终纳入5例患者（平均16.2岁），所有患者均完成NatS任务与语言刺激映射，植入平均14.8根电极轨迹与121.2个记录接触点，刺激任务因临床团队判断而异。
3.2. Regions implicated in auditory category (voice) encoding (VOICE+ channels)
排除未受刺激的通道后，编码模型分析共识别65个具人声类别偏好的通道，其中84.6%集中于左侧STG/S，其余见于Heschl回(HG)、缘上回(SMG)等。Wilcoxon秩和检验显示STG/S通道的人声编码强度显著强于HG（p=0.02），其中39个通道仅表现为VOICE+而无刺激效应。
3.3. Regions implicated in speech production (STIM+ channels)
平均每例患者刺激8.4个通道产生言语扰动效应（总计39个STIM+通道），64.0%位于中后部STG/S，其余分布于SMG、顶内沟(IPS)等。编码分析显示其中13个通道（33.3%）不满足人声敏感性标准，归类为严格STIM+。
3.4. Regions implicated in auditory category encoding and speech production (OVERLAP channels)
共识别26个重叠(OVERLAP)通道（占人声敏感通道40%，占刺激扰动通道66.7%），平均每人5.1个，仅1例无重叠。84.6%的OVERLAP通道定位于STG/S，少数在SMG、HG及岛叶。
3.5. Distribution of channel classes reveals functional overlap and dissociation
解剖分布显示功能分化与重叠：经典语言区如Wernicke区类似的极后部STG/S及顶下小叶为严格STIM+；中前部STG/S几乎均为严格VOICE+（刺激仅引致简单听觉先兆如嗡嗡声而非言语障碍）。关键的是OVERLAP通道主要位于pSTG/S。贝叶斯因子(Bayes factor)分析比较VOICE+仅与OVERLAP通道对人声的平均HGA响应，两名受试者证据支持响应相似（BF < 1），另两名提供强证据显示差异（BF10 > 10），响应值差异较大。
讨论部分总结指出，研究结合临床刺激与电生理记录证明pSTG/S参与人声编码与言语产生，中前部STG/S仅涉编码，极后部仅涉言语产生。重叠发现支持TVA等特化区非功能排他，其选择性不意味独占。研究人员提出高效声音分类源于声学刺激从特征到类别水平的快速动态转换，复杂性梯度存在于听觉核、带与旁带内，使个体位点能表征分析与低阶声学及高阶类别信息。pSTG/S的这种动态编码使其能依情境用于言语处理、音位识别等，解释了刺激引发特定错误类型的原因。结果吻合听觉处理双流模型：VOICE+富集于中前部STG/S对应腹侧流（听觉对象感知），OVERLAP富集于pSTG/S对应背侧流（听觉运动整合枢纽）。研究亦区分皮层刺激界定“必需(obligatory)”区与记录界定“参与(participating)”区之异，刺激未识前STG对言语产生的关键性虽其参与处理。局限含样本小、左半球限定、sEEG覆盖稀疏及临床刺激任务变异。结论为左pSTG/S兼涉人声类别编码与言语产生，传统特化区可能通过共享的动态特征至类别声学编码机制参与多过程，位点呈低阶至高阶特征偏好梯度致功能专门化，突显后颞上叶灵活性。
6. Conclusions
在此探索性分析中，研究人员识别出左pSTG/S兼涉听觉类别编码与言语产生的区域。这些发现表明某些传统视为高度特化（如TVA）的区域可能通过共享的动态特征至类别水平声学信息编码机制参与多种神经过程。个体位点展现对编码低阶与高阶特征偏好的梯度，这可能在该区域亚群内产生不同程度的功能专门化。结果突显人类后颞上叶特别的灵活性，并促使未来研究更系统地探究其所涉的独特功能网络。
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