一項利用先進的神經像素探針進行的新研究深入揭示了大腦神經元如何實現思想的形成和語言表達，揭示了語言發音的前期語言規劃。這項突破性研究為開發語言義肢和加強語言障礙的治療提供了可能，它強調了大腦語言生產能力的複雜性和效率。研究結果可用於開發針對語言障礙的創新療法。

麻省總醫院（MGH）的研究人員最近進行了一項研究，利用先進的大腦記錄方法揭示了人腦中神經元的協作功能，從而使人們能夠將自己的想法形成文字，並隨後用語言表達出來。

這些發現共同提供了一幅詳細的地圖，顯示輔音和元音等語音如何在說話之前就在大腦中呈現，以及在語言生成過程中它們是如何串聯在一起的。

這項發表在《自然》（Nature）雜誌上的研究揭示了大腦神經元對語言生成的影響，這將有助於改善對言語和語言障礙的理解和治療。

資深作者、麻省總醫院和哈佛醫學院神經外科副教授、醫學博士齊夫-威廉斯（Ziv Williams）說：「雖然說話通常看起來很容易，但我們的大腦在自然說話的過程中會執行許多複雜的認知步驟–包括想出我們想說的話、計劃發音動作以及發出我們想要的聲音。我們的大腦以驚人的速度完成了這些壯舉–在自然語音中大約每秒三個單詞，而且錯誤極少。然而，我們是如何精確地完成這一壯舉的一直是個謎”。

神經元記錄技術的突破

威廉斯和他的同事利用一種名為”神經像素”（Neuropixels）探針的尖端技術，記錄了人腦前額葉皮質單一神經元的活動。他們也發現，大腦中存在著專門負責說話和聽力的獨立神經元群。

在人體使用Neuropixels 探頭是MGH 的首創。威廉斯說：”這些探針非常了不起–它們比人類頭髮絲的寬度還小，卻擁有數百個通道，能夠同時記錄數十甚至數百個單一神經元的活動，因此，使用這些探針可以提供前所未有的新見解，讓我們了解人類神經元是如何集體行動的，以及它們是如何共同產生語言等複雜的人類行為的。”

威廉斯曾與麻省總醫院和哈佛醫學院神經學教授、醫學博士悉尼-卡什（Sydney Cash）合作開發這些記錄技術，後者也是這項研究的負責人。

解碼語音要素

這項研究顯示了大腦中的神經元是如何代表構建口語詞彙所涉及的一些最基本要素的–從簡單的語音（稱為音素）到將其組合成更複雜的字串（如音節）。

例如，”狗”（dog）一詞需要輔音”da”，它是透過舌頭接觸牙齒後面的硬腭產生的。透過記錄單一神經元，研究人員發現，某些神經元會在這個音素被大聲說出之前變得活躍。其他神經元則反映了構詞過程中更複雜的方面，如將音素具體組合成音節。研究人員利用他們的技術表明，可以在個人發音之前可靠地確定他們會說的語音。

換句話說，科學家可以在實際說話之前預測輔音和元音的組合。利用這種能力，可以製造出能夠產生合成語音的人工義肢或腦機接口，這將使一系列病人受益。

這項研究的共同作者阿爾瓊-卡納（Arjun Khanna）說：”在多種神經系統疾病中都能觀察到語音和語言網路的中斷，包括中風、腦外傷、腫瘤、神經退化性疾病、神經發展障礙等等。我們希望更好地了解實現語音和語言的基本神經迴路將為開發這些疾病的治療方法鋪平道路。”

研究人員希望透過研究更複雜的語言過程來擴展他們的工作，從而研究人們如何選擇他們想說的話，以及大腦如何將詞語組合成句子，向他人傳達個人的思想和情感等相關問題。

編譯來源：ScitechDaily