摘要

一项新研究利用先进的Neuropixels探针技术，揭示了人类大脑如何规划和产生语言的复杂过程。研究团队发现了前额叶皮层中参与语言生产的特定神经元，并揭示了说话和听力的独立神经通路。研究结果展示了大脑如何表示音素并将其组合成音节，为治疗语言和言语障碍提供了新的可能性。这项研究不仅加深了我们对语言神经机制的理解，还为开发合成语音技术带来了希望，可能帮助患有神经系统疾病的患者恢复沟通能力。

关键发现

1. Neuropixels探针技术：研究人员使用Neuropixels探针记录参与语言规划和生产的单个神经元活动，揭示了大脑语言生产的复杂过程。

2. 独立神经元群：研究发现，大脑中存在分别负责说话和听力的神经元群，并揭示了大脑在语言产生前如何构建语音。

3. 潜在应用：这项研究可能推动合成语音假体技术的发展，并为治疗影响语言和言语的神经系统疾病提供新方法。

研究背景

语言是人类最复杂的认知能力之一，但大脑如何实现这一过程仍是一个谜。尽管说话看似简单，但大脑需要在短时间内完成多个复杂的认知步骤，包括选择词汇、规划发音动作并最终产生语音。为了揭示这一过程，麻省总医院（MGH）的研究团队使用Neuropixels探针技术，记录了人类前额叶皮层中单个神经元的活动。

研究方法

研究团队使用Neuropixels探针记录前额叶皮层中单个神经元的活动。这种探针比人类头发还细，但具有数百个通道，能够同时记录数十甚至数百个神经元的活动。通过分析这些数据，研究人员揭示了大脑如何表示音素并将其组合成音节。

研究结果

1. 音素表示：研究发现，某些神经元在音素（如“da”）被说出之前就已经活跃起来。这些神经元负责表示语音的基本单位。

2. 音节构建：其他神经元则反映了更复杂的语言构建过程，例如将音素组合成音节。

3. 语音预测：研究团队能够通过神经元活动预测个体将要发出的语音组合，甚至在语音实际产生之前。

研究意义

这项研究为理解语言产生的神经机制提供了重要线索，并为开发治疗语言和言语障碍的新方法奠定了基础。研究高级作者Ziv Williams博士表示：“我们的研究揭示了大脑如何快速且准确地实现语言生产，这一过程每秒可产生约三个单词，且错误率极低。”

未来方向

研究团队计划进一步研究更复杂的语言过程，例如大脑如何选择词汇并将其组合成句子，以表达个体的思想和情感。此外，他们希望利用这些发现开发人工假体或脑机接口，帮助患有神经系统疾病的患者恢复语言能力。

研究团队与资助

研究由美国国立卫生研究院（NIH）资助，团队成员包括William Muñoz、Young Joon Kim、Yoav Kfir等多名研究人员。

结论

这项研究不仅揭示了大脑语言生产的神经机制，还为开发治疗语言和言语障碍的新技术提供了希望。通过进一步研究，科学家有望为更多神经系统疾病患者带来福音。

参考文献
“Single-neuronal elements of speech production in humans” by Ziv Williams et al. Nature