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研究探索单个神经元如何让我们理解语音

在《自然》杂志上发表的一项首创研究中,实验室的研究人员加州大学旧金山分校 (UCSF) 的 Edward Chang 医学博士记录了参与者听口语句子时数百个神经元的活动,让我们对大脑如何分析单词中的声音有了前所未有的了解。

“神经元是大脑中计算的基本单位,”神经外科副教授、该研究的共同第一作者马修伦纳德博士说。 “我们还知道,皮层中的神经元存在于紧密互连的各层的复杂结构中。要真正了解大脑如何处理语音,我们需要能够观察这些层中的大量神经元。”

为了实现这一目标,研究人员使用了最先进的神经记录技术,称为 Neuropixels 探针,这使得他们能够“监听”大脑中的声音。对整个皮层数百个单独的神经元进行研究,这在以前是不可能的。在过去的五年里,Neuropixels 探针彻底改变了动物的神经科学研究,但现在才适用于人类。

Chang 是 UCSF 神经外科主任、该研究的资深作者,他使用 Neuropixels 技术绘制了颞上回(STG )的八名研究参与者正在接受癫痫或脑肿瘤的清醒脑部手术。该探针的长度和宽度相当于睫毛,但在微型硅芯片上装有近 1,000 个电极,可以穿过 5 毫米深度的皮层。研究人员记录了分布在 STG(已知对语音听觉感知至关重要的大脑区域)所有皮质层的 9 个位点的总共 685 个神经元。

对于张的实验室研究言语在大脑中如何组织的研究来说,这项技术代表了将这些言语图的细节增加到单个脑细胞水平的机会。以前对人脑的研究依赖于熟悉的技术,如功能磁共振成像(fMRI),它可以测量血液氧合水平,也可以直接从皮质表面进行记录(称为皮质电图描记术),其中电极网格可以记录来自大量神经元的聚合信号。

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