日前,，有科學(xué)家通過在癲癇病人大腦內(nèi)插入一系列線路，成功提取出了一套有關(guān)大腦如何處理語言的高分辨率圖片,。盡管這些圖片只是顯示了人類大腦功能中很少的一部分,，但這套圖片足以幫助科學(xué)家來了解人類大腦語言中樞是如何處理多種任務(wù)的,。
加州大學(xué)圣地牙哥分校（University of California, San Diego）的認知科學(xué)家內(nèi)德·沙辛（Ned Sahin）表示：“大腦的同一個部分能夠在不同的時間處理不同的事物,，是因為大腦的組織能力非常高。”
在周四出版的美國《科學(xué)》雜志當中,，沙辛的團隊對被稱為布洛卡氏區(qū)（Broca’s center）的大腦中樞進行了研究,。1865年，法國解剖學(xué)家皮埃爾·保爾·布羅卡（Paul Pierre Broca）通過觀察兩個大腦受損病人發(fā)現(xiàn),，在額葉受損的情況下,，他們?nèi)匀荒軌蜻M行思考，但是卻喪失了語言能力,，于是他確定大腦語言功能位于額葉的一個部分,。這一部分因此也被稱為布洛卡氏區(qū)。
1865年布羅卡發(fā)現(xiàn)布洛卡氏區(qū)之后,，對于大腦該區(qū)域的研究相對來說有所增加,，這也是使得人們對這一部分在語言組織中扮演何種角色有了更進一步的認識。但是一直以來,，科學(xué)家對布洛卡氏區(qū)的內(nèi)部活動卻是知之甚少,。由于語言是人類特有的功能，因而有關(guān)語言的科學(xué)實驗并不能以其他動物做實驗載體,。目前,，解讀人類大腦活動的標準工具是功能性磁共振成像 (fMRI)技術(shù)，該技術(shù)雖然能夠幫助突出顯示大腦參與認知任務(wù)的區(qū)域活動圖,，但是卻無法具體查明這些區(qū)域的內(nèi)部活動情況,。
而沙辛的團隊針對這個區(qū)域進行研究時獨辟蹊徑,，他們采用了顱內(nèi)電氣生理學(xué)（intra-cranial electrophysiology）的相關(guān)技術(shù)來解讀大腦活動。通過這種技術(shù),，研究人員能夠?qū)⒋竽X內(nèi)活躍的部位用電極進行標識,。該技術(shù)以前一直主要應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，這還是其首次用于研究領(lǐng)域,。此前,，醫(yī)學(xué)人員一直利用該技術(shù)來衡量癲癇病人大腦內(nèi)的電磁活動，進而準確的找出病人大腦內(nèi)的哪個部分需要通過外科手術(shù)來切除,，以防止病人的癲癇病病情惡化,。盡管這種技術(shù)侵害性較強、危險性也較大,，但是它卻能夠使沙辛的團隊有機會窺探人類大腦在處理語言的奧秘,。
在此次試驗中，病人只需坐在病床上,，眼睛盯著筆記本電腦的顯示屏,。隨后研究人員會將一些電線插入到病人的頭部內(nèi)。隨著試驗的進行,，研究人員就能通過電線傳回的信息對大腦細胞的活動情況進行觀察了,。沙辛稱：“我們能夠如此近距離的觀察到真實的神經(jīng)元數(shù)據(jù)，這是非常難以置信的事情,。打個比方說,，這就好比我們通過一臺近距高速攝像機，觀察到的不僅僅是蜂鳥飛向花朵的整個過程,，還能清晰地看到它每次震動翅膀的畫面,。”
此次試驗中，共有三名病人在麻省總醫(yī)院接受了測試,，時間長達數(shù)天,。在這段時間內(nèi)，沙辛的團隊要求他們逐字復(fù)述一些單詞,，并且還要把這些單詞的過去式和現(xiàn)在式也要表述出來,。研究人員們發(fā)現(xiàn)，在四分之一秒的時間內(nèi),，布洛卡氏區(qū)中有一小部分區(qū)域接收到了每個單詞,，而且每個單詞的時態(tài)也是正確的。這個區(qū)域也是研究人員唯一能夠通過電極來解讀的部分,，隨后該區(qū)域又把這些單詞發(fā)送到了語言中樞,。
沙辛表示，這次實驗只不過測試了語言認知中的一種類型,，因此所獲結(jié)果不可避免的會有局限性,，但是卻足以證明布洛卡氏區(qū)不僅僅是負責翻譯語言,，同時還負責接收語言。 此前,，研究人員一直認為接收語言主要是韋尼克區(qū)（Wernicke's area）的職責,。
不過，從更廣義的角度來看,，這次實驗可能代表了布洛卡氏區(qū)的基本規(guī)則,，也可能是其他腦部地區(qū)的基本規(guī)則：即大腦的每個區(qū)域?qū)嶋H上是扮演著多重角色，而不是只負責單一某種功能,。
沙辛表示：“這與A部分負責實施A任務(wù)的模式是不同的,，相反， A部分也有可能會負責實施A,、B和C任務(wù),。”
馬普協(xié)會（Max Planck Institute）的兩位認知科學(xué)家彼特·哈古特（Peter Hagoort）及威廉·列維特（Willem Levelt）在評論沙辛團隊的研究成果時表示，“從布洛卡的最初觀察開始,，在神經(jīng)系統(tǒng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)方面所取得的進展就一直很少,，因而也無法證明它能夠支持語言的翻譯和床單。沙辛團隊的研究成果在這方面‘邁出了第一步’,。”
沙辛表示,，其團隊在今后會繼續(xù)利用顱內(nèi)電氣生理學(xué)技術(shù)進行研究，研究的區(qū)域?qū)U大到大腦其他部分,，以及布洛卡氏區(qū)在聽音樂及運動過程中所扮演的角色,。研究人員們希望其研究成果除了揭示人類大腦復(fù)雜的活動過程外,，還能夠?qū)⑵溆糜谥委熣Z言障礙,。
沙辛表示：“對于能夠解開人類大腦功能的部分謎團，我感到非常高興,。不過,，我也知道，每當我們解開人類大腦謎團的一部分,，它就會變得更加復(fù)雜,。”（生物谷Bioon.com）
生物谷推薦原始出處：
Science 16 October 2009:DOI: 10.1126/science.1174481
Sequential Processing of Lexical, Grammatical, and Phonological Information Within Broca’s Area
Ned T. Sahin,1,2,* Steven Pinker,2 Sydney S. Cash,3 Donald Schomer,4 Eric Halgren1
Words, grammar, and phonology are linguistically distinct, yet their neural substrates are difficult to distinguish in macroscopic brain regions. We investigated whether they can be separated in time and space at the circuit level using intracranial electrophysiology (ICE), namely by recording local field potentials from populations of neurons using electrodes implanted in language-related brain regions while people read words verbatim or grammatically inflected them (present/past or singular/plural). Neighboring probes within Broca’s area revealed distinct neuronal activity for lexical (~200 milliseconds), grammatical (~320 milliseconds), and phonological (~450 milliseconds) processing, identically for nouns and verbs, in a region activated in the same patients and task in functional magnetic resonance imaging. This suggests that a linguistic processing sequence predicted on computational grounds is implemented in the brain in fine-grained spatiotemporally patterned activity.
1 Department of Radiology, University of California–San Diego, La Jolla, CA 92037, USA.
2 Department of Psychology, Harvard University, Cambridge, MA 02138, USA.
3 Department of Neurology, Massachusetts General Hospital, Boston, MA 02114, USA.
4 Department of Neurology, Beth Israel Deaconess Medical Center, Boston, MA 02215, USA.
