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听他人讲话大脑具预测能力脑活动相似西畴锥

时间：2022年07月20日

听他人讲话大脑具预测能力脑活动相似

据报道，一个来自美国纽约大学、南加州大学等多家单位的神经科学家小组发现，在我们倾听别人说话，能预测他们要说什么的时候，我们的脑活动和说话者更相似。这一发现也为研究大脑在交流中的作用提供了新证据。相关论文发表在最近的《神经科学杂志》上。

传统上认为，大脑处理周围信息的方式总是“从下到上”的——我们在听到某人讲话时，首先由听觉皮层处理声音信息，然后其他脑区再把声音信息整合成单词，然后整合成句子、段落等，由此我们能得到其中含义，理解对方所说的内容。

而近年来，许多神经学家变成了“从上到下”的观点，他们把大脑看作是一台“预测机”：我们不断预测着周围世界将要发生的事件，以便能迅速而准确地对其作出反应。比如我们能根据当时语境来预测单词和声音，当听到“草是……”，我们会预测是“绿色的”。但人们还不太清楚的是，这种预测性怎样影响了说话者的大脑，或者说怎样影响了说者和听者之间的互动。

论文合著者、南加州大学心理学和语言学副教授詹森·泽文说：“人们对语言结构已相当了解，但对交谈本身还所知不多。最新实验正是关于我们怎样运用语言来表达普通观点，与他人分享我们对某件事的看法的。”

研究人员让一位志愿者描述她曾看到过的一些图画，同时收集她大脑的反应。这些图画差异很大，比如一幅是“一只企鹅抱着一颗星星”，这比较容易预测；另一幅是“一把吉它正在搅拌浸没在一锅沸水中的一个自行车轮胎”，人们就很难预测是“一把吉它正在烹一个轮胎”“一把吉它正在煮一个车轮”，还是“一把吉它正在搅拌一个自行车”。然后研究人员让另一组志愿者听这些描述并看同样的画面，同时监测他们的脑活动。

他们把说者和听者的脑活动进行了对比，发现当听者能预测说话人要说的内容时，两人负责说话的脑区活动模式更加相似。

研究人员认为，当听众能预测一位发言者要说什么时，他们的大脑会发信号给听觉皮层，听觉皮层会预期相关预测单词的声音模式。而且在说话者计划着自己要说什么时，她的大脑也会显出类似效果：她会预测自己对听众的说话方式，而她的听觉语言区的脑活动会受到这种预测的影响。

“我们的研究结果显示，说话者和听众的大脑都有语言预测能力，这让两者的脑活动模式更加相似。”论文第一作者、纽约大学心理系博士后研究员苏姗妮·狄克说，“最关键的是，在一个句子被说出来和被听到之前，这种预测就发生了。”

狄克还指出：“这种预测能力不仅能帮我们迅速、准确地处理周围世界的信息，可能在人际交往中也起着重要作用。在谈话中，我们会互相调整语速，选择单词，比如向反对科学家的小孩子解释科学知识，这一过程受大脑控制，将双方的大脑连在了一起。”

新闻扩展：

神奇的大脑！大脑能在睡觉时“清除垃圾”

一项最新的研究发现将赋予那句—一夜好的睡眠能使头脑清醒的古老格言新的意义，最近研究人员发现负责清除大脑垃圾的系统在处于睡眠状态下十分活跃。这项研究发现将颠覆科学家先前认为睡眠是生理需求的理解，将有助于科学家们研究出治疗神经障碍的新方法。

罗切斯特大学医疗中心转化神经医学联合主任医学博士，同样也是此次研究论文的主要作者Maiken Nedergaard表示：“该项研究显示大脑在睡眠和清醒的状态下的功能状态有所不同。事实上，睡眠的根本原因似乎是大脑在清除神经清醒状态时活动时所产生的的副产品。”

《科学》杂志对该项研究进行了报道，研究揭示了大脑独特的清除垃圾的方法，这种清除垃圾的系统被称为Glymphatic系统，这种系统在大脑处于睡眠状态时非常活跃，能够清除有可能引起阿兹海默症（老年痴呆症）和其他神经障碍的病毒。

此外，研究人员发现处于睡眠状态的脑细胞体积将会缩小，以便更有效地将废物排出体外。

有关睡眠的意义的疑问自古希腊时期以来就一直困惑着哲学家和科学家。当从实际角度出发，睡眠的确是一种令人费解的生物状态。事实上，几乎从果蝇到白鲸，所有种类的动物都需要睡眠。但是当捕食者来袭时睡眠的缺点就会展漏无疑。

然而最近的研究发现睡眠有助于储存和加强记忆里，这样看来睡眠的优点大于缺点了，首席科学家推测醒睡周期必然存在一种更为必要的功能，只不过是人类暂时没有发现而已。

Nedergaard和她的同事们在2012年首次发现大脑中清除废物的系统。该系统主要负责清除身体其他部位的细胞废物，然而脑内并没有淋巴系统。这是由于大脑需要维持其自己独有的封闭式“生态系统，用于保护复杂的系统分子通道——血脑屏障，血脑屏障会严格控制进入和排出大脑的物质。

如果淀粉样蛋白过度累积就会导致老年痴呆症，所以及时清除大脑内的垃圾对防止有毒蛋白积累非常必要。事实上大多数神经变性疾病几乎都是细胞废物积累导致的。

研究人员在对老鼠进行一系列的实验后发现，Glymphatic系统在大脑处于睡眠状态下的活跃程度要比清醒时高十倍，并且能够更有效地清除淀粉样蛋白。

Nedergaard表示：“这些发现对研究像老年痴呆症这种由于大脑“废物”过多疾病的治疗方法至关重要。了解大脑Glymphatic系统是在何时和如何进行清除废物是对调节系统使之更加有效运转的第一步。”

扫描大脑活动可重建你所看到的人脸图像

只用来自功能性磁共振成像（fMRI）的扫描数据，就能精确地构建出一幅人们所看到的人脸图像。这听起来像科幻小说，但却是美国多家大学研究人员正在攻克的一个项目。相关论文发表在最近出版的《神经影像》杂志上。

“这也是读心术的一种形式。”论文作者之一、耶鲁大学心理学、认知科学和神经生物学教授马文·淳说。

fMRI扫描的精确性越来越高，科学家已经能利用脑扫描数据构建出一个人看到的景象，比如，预测出受测者看到的是海滨还是城市，是动物还是建筑物。淳说：“但他们只能告诉你看到的是动物还是建筑物，却不能分辨是什么动物，或哪幢建筑。这就是精确度的差异。”

据2014年3月26日（北京时间）的物理学家组织网报道，淳的学生阿兰·科文想知道，能否利用脑活动的图案构建出一个人的脸。这一任务极为艰巨，因为人们的面部差异比建筑物之间的差异要小多了，而且在脑中形成人脸的过程涉及到许多脑区。“我们要想出一张脸，牵涉到的细节比想出其他事物要细微得多。”科文说。

在耶鲁普罗沃斯特办公室的资助下，科文和纽约大学副教授布莱斯·库尔合作对6位志愿者进行fMRI扫描，构建出了300幅不同的人脸图像，这些图像经过反复修正，研究人员称之为“训练”。

他们先用数据建了一个统计库，统计库能够描述大脑对单个人脸是怎样反应的。然后给6位志愿者观看几套新的人脸，同时用fMRI扫描。研究人员把新获得的fMRI数据输入原来的统计库模型，重建了志愿者所看到的人脸。

科文说，随着技术的发展，重建人脸图像的精确性也会越来越高。他预测，这种方法还可作为一种研究工具，比如研究自闭症儿童对人脸的反应等。