人几乎每天都在说话,所以我们很容易把语言视为一件再普通不过的事。可实际上,每说出一句话,大脑都在极短时间里完成一连串复杂操作:把想法转化成动作,调动发声器官,监测声音是否偏离预期,再随时修正。
在上海纽约大学神经与认知科学副教授田兴看来,正因为语言如此日常、却又如此复杂,它才成为研究大脑的绝佳入口。“我们把语言当作一个窗口,借此理解大脑是如何运作的。”田兴说。
近期,田兴团队接连在Communications Biology、eLife和NeuroImage发表三篇论文,分别从“言语是如何产生的”“说错了如何及时调回来”以及“人为什么会在对话中不自觉地越说越像”三个问题切入,逐步拼出一幅更完整的图景:在语言和认知活动中,大脑的运动系统扮演的角色,远比过去以为的更早、更深,也更关键。
从“想到”到“说出”:重新理解大脑中的语言产生路径
第一项研究发表于Communications Biology,关注一个看似基础、其实争议已久的问题:一句话究竟是怎么从脑中“变成”声音的?长期以来,语言学中很多经典理论都默认一种路径:言语产生大体上是言语感知的“反向过程”。也就是说,大脑似乎会先形成一个偏听觉、偏声音的表征,再把它翻译成具体的发声动作。田兴团队想直接看看,这条路到底是不是这么走的。
为此,研究人员采用了立体定向脑电图(sEEG)技术。这种方法需要把电极植入脑内,是目前少数能够以极高时空精度直接记录人脑神经活动的手段之一。实验中,参与者逐个朗读汉字,研究团队则同步追踪不同脑区启动的先后顺序。
结果发现,与运动规划相关的脑区(额下回区域)比与听觉加工相关的脑区(颞上回后部)更早被激活。这个结果的重要性在于,它挑战了该领域延续数十年的一个主流设想:说话也许并不是沿着“先声音、后动作”的老路径倒着走一遍。相反,大脑可能在更早阶段就已经启动了与发声动作相关的编码过程。换句话说,我们并不是先在脑中“听见一句话”,再把它说出来;至少从神经活动的时间顺序来看,运动系统介入得比很多人原先设想的更早。
言语的修正不只是“听出来”,重要的是“做出来”
第二项研究发表于eLife,把目光转向语言发生后的下一步:当我们已经开口说话时,大脑是如何一边说、一边学、一边改的?比方说,当人们通过耳机听见自己的声音,而这个声音的音高被人为改变时,他们通常会下意识地调整自己的发声,试图把声音“拉回去”。这看上去像是在纠错,但问题在于——真正驱动学会对下一次说话的调整,究竟是“听出了不对劲”,还是“已经做出的补偿动作”本身?
为了区分这两种可能性,研究团队设计了五组实验,把听觉误差和运动补偿拆开来观察。结果显示,后续言语行为的变化,并不是由听觉上察觉到的偏差来预测的,而更多取决于说话者前一次做出的运动补偿。也就是说,决定下一步怎么说的,关键不只是“我听见自己说偏了”,而是“大脑的运动系统刚刚是怎么把它调回来的”。
更有意思的是,团队并没有把研究停留在单个元音或孤立声音上,而是继续追问:在连续语流中,这种快速学习还会不会发生?答案是会,但它不是毫无边界地蔓延。研究发现,如果两个音节属于同一个词,那么前一个音节上的调整会影响后一个音节;但如果两个音节已经跨到不同的词,这种影响就会明显减弱甚至消失。这说明,快速言语学习并不只是一个单纯的“运动纠偏”过程,它同时受到语言结构的约束。大脑并不是机械地修改发声动作,而是在运动系统和语言系统的共同参与下,边说边学、边学边调。
为什么人们会不自觉模仿彼此的说话方式
第三项研究发表于NeuroImage,把问题从“怎么纠正自己的声音”推进到“为什么会不知不觉地学别人说话”。日常交流中,人们常常会不自觉地模仿对方的说话方式:节奏更像了,发音更接近了,有时甚至连口音都在慢慢靠拢。这种现象叫作“语音趋同”。
研究团队想知道,这种趋同究竟来自哪里。是因为我们记住了对方的声音特征,然后慢慢向对方靠拢?还是因为在听别人说话时,我们自己的发声运动系统已经开始参与预测,并在这个过程中推动了模仿?
为回答这个问题,团队把影子跟读任务、脑电图,以及一种新的言语“怪球范式”(speaking oddball paradigm)结合起来。实验中,男性参与者先跟读女性说话者发出的词语,之后再完成一系列听说结合任务。研究人员借此比较:大脑反应更多反映的是“对对方声音的记忆”,还是“由自身运动系统形成的预测”——结果更支持后者。
研究发现,当语音趋同开始出现后,基于运动系统的预测会增强人们对某些声音特征的敏感度,而且这种神经反应越强,参与者说话方式向对方靠拢的程度也越明显。这意味着,模仿并不只是耳朵在“学别人怎么说”,还涉及大脑运动系统提前介入、主动塑造这种变化。换句话说,人和人之间说话方式越来越像,背后不仅有听觉加工,也有运动系统在参与推动这种细微却普遍的社会性学习。
三篇论文的切入点虽不同,但最终都把答案指向同一个方向:无论是语言如何开始、如何被实时修正,还是如何在社会互动中发生微妙变化,大脑中的运动系统都远不只是“最后负责把声音发出来”的执行端。“运动系统不是一个被动的输出环节,”田兴说,“它本身就是整个认知过程的一部分。”
这三项研究,也是田兴教授带领的“言语、语言与神经科学小组”(SLANG)实验室整体研究计划的一部分。结合了以往在精神疾病与脑健康方向上的持续探索,他们希望进一步把言语和语言作为一扇“窗口”,去理解大脑、开发大脑,并进一步探索保护和修复大脑的可能性。
在田兴看来,一旦把大脑、身体和心智放到语言这一完整框架里重新审视,这种视角的变化,意义就不会只停留在理论层面。未来,团队还将继续借助颅内记录、单细胞研究等前沿方法,深入探索语言究竟揭示了大脑哪些功能,并推动这些发现向临床应用延伸,例如用于理解与沟通密切相关的自闭症、焦虑症和抑郁症等疾病。

