通过阅读大脑来解码语言

我们都这样做。无论是在最喜欢的球队进球时大声欢呼，还是在与朋友谈论政治时在面前富有表情地挥手，手势似乎都是人类交流的重要组成部分。但这背后的原因是什么?也许一项新的发现能让我们对这个问题有所了解。谢尔盖·斯塔维斯基(Sergey Stavisky)向克里斯·史密斯(Chris Smith)解释说，他在治疗因脊柱损伤而瘫痪的病人时，一直在研究大脑运动皮层中正常移动手的部分的记录。当他的实验对象说话时，这个区域的神经元也会激活。但是为什么呢?

谢尔盖:我们的机会是，作为临床试验的一部分，我们在瘫痪的人身上录音，我们从一个以前被认为不属于语言的区域录音，但没有人真正直接测试过这个。所以这给了我们一个很好的机会去观察。我们把电极放在所谓的运动皮层的把手区，具体来说，这个区域与我们的运动产生密切相关。传统上，我们的团队和其他许多人一直在解码手和手臂的运动，因为我们需要那些不能移动手臂和手的人，来恢复他们的能力。这个临床试验被称为“脑门”，它将电极植入手臂和手的皮层区域，读出手臂和手的尝试动作，并做一些事情，比如移动电脑光标，这样人们就可以使用电脑、打字或移动机械手臂。结果我们发现那里也有与语言相关的活动，但最初这些阵列，这些电极，是为了支持这个试验中手臂和手的活动而放置的。

克里斯-当你的研究对象说话时，你在那个区域看到了什么?

谢尔盖:我们想测试他们的言语活动，所以我们让他们做了一个非常简单的任务。他们坐在一个房间里，插上电源，我们从他们的大脑中记录下来，我们只是让他们听，听到一个单词或音节，比如ba, ga, da，然后把它说出来。让我们记录下他们说了什么以及他们说话的确切时间以及电极周围的脑细胞在做什么。我们发现，每当他们说话时，许多神经元就会激活，不仅在说话时活跃，而且在说不同的单词时，它们的活跃程度也有所不同。

克里斯:为了弄清楚，同样的细胞，如果你让他们想象移动手臂，那部分大脑本来是控制的，那些相同的细胞也会对刺激做出反应吗?

谢尔盖:是的。所以并不是说这个区域不再参与我们的运动。所以有人可能会认为，因为这些人瘫痪了，所以他们不能移动他们的手臂，但事实并非如此:如果我们让他们试着移动他们的手或试着移动他们的手臂，大脑的这部分非常，这些细胞比说话时更活跃。碰巧的是，如果我们让它们说话，同样的细胞也参与其中，这不仅仅是说话，如果我们让它们做你说话所需的肌肉运动，比如张开嘴，动嘴唇，动舌头，同样的细胞也很活跃。所以，我想说清楚的是，我们不认为这与语言在某种高层次的抽象意义上有关。这是语言背后的运动。就像我们知道这些细胞负责产生运动手臂和手的肌肉一样，我们认为它们在产生语言的过程中也很活跃。我想澄清的另一件事是，我们不认为这些是因果关系，所以我们不认为这些细胞在驱动语言。只是，在说话的时候，他们也很活跃。所以这可能是他们得到某种复制信号来协调手臂和手的运动，或者只是一般地跟踪运动系统的其余部分发生了什么。

克里斯-现在当我和你说话的时候，我在挥舞我的手。你认为你在这里发现的实际上是运动皮层之间的联系，它支撑着我们只做手势的倾向。

谢尔盖:所以你发现了一个非常相关的观察。几乎所有的人在说话的时候都喜欢动他们的手。关于手和脸之间的联系有着丰富的文献;一些进化理论认为，语言是在手势的基础上进化而来的。这当然很有趣，而且很有可能我们发现的与此有关。但我要小心，因为我们没有直接的证据。

克里斯:如果你观察运动皮层的组织结构，就会发现它就像一张身体的地图，一个人的腿垂在大脑的内表面，然后伸展开来，头朝下，朝着耳朵所在的位置。现在手的区域实际上是非常接近头部的区域，不是吗?所以你认为你在这里捡到的只是溢出:当你激活这个非常大的领域，对应于移动你的嘴，你认为这可能只是促进，使这成为可能，只是溢出一点到手的区域，你只是窃听其中的一点?

谢尔盖:我不认为这是外溢，如果你在另一个房间大声说话，我能听到一点，因为它只是穿过了墙。这不是那种传输意义上的信号溢出。在说话的时候，大脑附近的一个大区域非常活跃，它向这个区域发送一些连接，并且有一些来回的连接。从这个意义上讲，溢出效应就是我看待这个问题的方式，也是我们认为正在发生的事情。但是这个区域的神经元在说话的时候会放电并做神经元的事情。

克里斯:我们当然知道，当人们遭受脊髓损伤时，大脑皮层会有一定程度的重组。那么你认为你在这里看到的在多大程度上是你所研究的人是四肢瘫痪的事实的产物，他们已经四肢瘫痪了一段时间，因此他们可以重新绘制他们的皮层是如何连接的，如果你去看我，例如，你不会看到这种关系?

谢尔盖:这是一个非常恼人的问题，我希望我有答案。有几个原因我们认为它没有重新映射。如果我们让这个人移动他们的手臂和手，我们会看到很多活动，看起来很像我们在动物模型中观察到的健全的手臂和手的活动。这是第一点。第二点是，如果我们让一个人试着移动他们的脚，我们也看到这里的活动，你可能会想，他们不能再移动他们的手臂了，他们可以说话。所以也许大脑中负责说话的部分会扩大，以利用这个空闲的大脑区域，但这对移动他们的脚没有意义，因为他们的脚也瘫痪了。综上所述，这些东西更指向了一个假说，即运动皮层代表了身体的多个部位。但你是对的，我们不能排除重新测绘的可能性。由于这些测量的性质，你必须接受脑部手术才能植入这些电极，我们无法很快在一个完全健康的人身上回答这个问题。