在單個腦細(xì)胞的閃爍中已經(jīng)檢測到單詞的含義

從傳達(dá)精確的指令到喚起全新的世界，詞語及其含義是我們作為人類存在的核心。但是，組成人類大腦的眾多細(xì)胞如何獲取抽象的噪音或符號，并將它們轉(zhuǎn)化為有意義的東西，長期以來一直是一個謎。

現(xiàn)在可以追蹤大腦活動到單個神經(jīng)元的新技術(shù)現(xiàn)在正在揭示這種聲音翻譯在我們大腦中發(fā)生的確切位置。

“人類具有通過語言提取細(xì)微含義的非凡能力——當(dāng)我們聽語音時，我們可以理解多達(dá)數(shù)萬個單詞的含義，并在極其不同的概念和主題中無縫地做到這一點(diǎn)，”說哈佛大學(xué)神經(jīng)科學(xué)家齊夫·威廉姆斯。

“我們......想要了解人類如何在自然語言中處理如此多樣化的含義，并通過這些含義，我們能夠快速理解各種句子、故事和敘述中單詞的含義。

哈佛大學(xué)神經(jīng)科學(xué)家Mohsen Jamali和Benjamin Grannan及其同事使用了鎢的“芯片實(shí)驗(yàn)室”微電極陣列和神經(jīng)像素在細(xì)胞水平上記錄大腦活動前額葉皮層的 13 名參與者在聽單個句子和故事時。

在大腦的這一部分，記錄的神經(jīng)元數(shù)量驚人地少——一個參與言語形成和工作記憶 –為了讓研究人員能夠松散地“讀心術(shù)”細(xì)胞活動模式的一般含義。

錄音顯示，面條和披薩等具有相似含義的單詞在參與者的大腦中產(chǎn)生了相似的活動模式，并且在聽到具有不同含義的單詞（如鴨子和鴨子）時，這些模式會有很大的不同咖啡.

“我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)人們聽到諸如奔跑或跳躍之類的詞語時，某些神經(jīng)元會優(yōu)先激活，這些詞語反映了動作，而其他神經(jīng)元在聽到具有情感內(nèi)涵的詞語（如快樂或悲傷）時會優(yōu)先激活。解釋威廉姆斯。

“當(dāng)一起觀察所有神經(jīng)元時，我們可以開始構(gòu)建一個詳細(xì)的圖片，說明單詞的含義在大腦中是如何表示的。

更重要的是，神經(jīng)元對單詞聲音的反應(yīng)模式也取決于之前和之后發(fā)生的事情。

“這些神經(jīng)元不是簡單地將單詞作為固定的存儲記憶表示做出反應(yīng)，而是在自然語音處理過程中以上下文依賴的方式自適應(yīng)地表示單詞的含義，”該團(tuán)隊(duì)在他們的論文中寫道.

這就是使我們能夠區(qū)分同音字的原因——聽起來相同但含義不同的詞，如“我”和“眼睛”。

研究人員還發(fā)現(xiàn)了層次結(jié)構(gòu)的線索，這些線索將使我們能夠在聽到具有相似含義的單詞時迅速切換。

“通過能夠從少量腦細(xì)胞的活動中解碼詞義，有可能以一定程度的粒度預(yù)測某人在聽或想什么，”說威廉姆斯。

“它還可能使我們能夠在未來開發(fā)腦機(jī)接口，使患有運(yùn)動麻痹或中風(fēng)等疾病的個體能夠更有效地交流。

研究人員現(xiàn)在熱衷于探索他們在我們大腦中發(fā)現(xiàn)的意義圖是否在反應(yīng)上保持相似到書面文字、圖片甚至不同的語言，以及可能涉及大腦的其他部分。

這項(xiàng)研究發(fā)表在自然界.

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