科学家从单个脑细胞的闪烁中检测到了单词的含义

从传达精确的指令到唤起整个新世界，单词及其含义对我们人类的存在至关重要。但是，组成人脑的众多细胞是如何将抽象的声音或符号转化为有意义的东西的，这一直是个谜。

现在，一种新技术可以追踪到单个神经元的大脑活动，现在可以准确地揭示这种声音翻译在我们的大脑中发生的位置。

哈佛大学神经系统科学家齐夫·威廉姆斯（Ziv Williams）说：“人类拥有通过语言提取细微含义的非凡能力 —— 当我们听别人讲话时，我们可以理解多达数万个单词的意思，并且可以无缝地跨越非常不同的概念和主题。”

“我们 …… 想要发现人类是如何在自然语言中处理如此不同的含义的，通过这种方式，我们能够快速理解各种句子、故事和叙述中单词的含义。”

哈佛大学的神经科学家莫森·加马利（Mohsen Jamali）和本杰明·格兰南（Benjamin Grannan）和他们的同事们使用钨“晶片”微电极阵列和神经像素，来记录13名参与者在听单独的句子和故事时前额叶皮层细胞水平上的大脑活动。

研究人员只记录了大脑中这个与语言形成和工作记忆有关的部分中很少的神经元，就能粗略地“读懂”细胞活动模式中的一般含义。

录音显示，像面条和披萨这样意义相近的词，在参与者的大脑中会产生相似的活动模式，而当听到像鸭子和咖啡这样意义不同的词时，这些模式会有很大的不同。

威廉姆斯解释说：“我们发现，当人们听到‘跑’或‘跳’等反映行动的词语时，某些神经元优先被激活，而其他神经元在听到‘快乐’或‘悲伤’等具有情感内涵的词语时优先被激活。”

“当我们把所有的神经元放在一起观察时，我们可以开始建立一个详细的图像，了解单词的含义是如何在大脑中表现出来的。”

更重要的是，神经元对一个单词声音的反应模式，也取决于之前和之后的声音。

研究小组在他们的论文中写道：“这些神经元似乎在自然语音处理过程中，以一种与上下文相关的方式，自适应地表示单词的含义，而不是简单地将单词作为固定存储的记忆表征。”

这使我们能够区分同音异义词，即发音相同但含义不同的单词，如“I”和“eye”。

研究人员还发现了层次结构的线索，这些线索可以让我们在听到相似意思的单词时快速转换。

威廉姆斯说：“通过能够从少量脑细胞的活动中解码单词的含义，就有可能在一定程度上预测某人在听什么或在想什么。”

“这也有可能让我们在未来开发脑机接口，使患有运动瘫痪或中风等疾病的人能够更有效地沟通。”

研究人员现在热衷于探索他们在大脑中发现的意义地图是否在对书面文字、图片甚至不同语言的反应中保持相似，以及大脑的其他部分可能参与其中。

这项研究发表在《自然》杂志上。

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