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在你思考时,脑海中的声音究竟是什么?

http://finance.sina.com   2020年10月13日 18:58   北京新浪网

  新浪科技讯 北京时间10月14日消息,据国外媒体报道,你有没有想过,你在默默思考时,脑海中的声音究竟从何而来呢?会不会是由我们对说话声的记忆引发的幻觉呢?

  这些问题纷纷指向了一个未解之谜,而这个谜团又与我们对“不可能存在的语言”的追寻有关。所谓“不可能存在的语言”,指的就是我们脑海中的声音。从方法论角度来看,这个谜团也同样重要,因为要想解开这个谜团,就需要从根本上改变我们对语言与大脑之间关系的理解方式。我们需要从判断大脑在执行语言任务时,“哪里的神经元正在发送信号”,转为“哪些神经元正在发送信号”。

  先思考一个简单的问题:语言是由什么组成的?毫无疑问,语言是由单词(字)和组合规则构成的,但在物理学家看来,语言存在于两个不同的物理空间之内:大脑外部和大脑内部。在大脑外部,语言由空气分子疏密分布形成的机械声波构成(也就是“声音”);而在大脑内部,语言则由神经元赖以沟通的电波构成。在这两种情况下,语言在物理层面上都是由这些实实在在的东西构成的。

  声波与大脑之间存在一层显而易见的联系。正是由于声音,一个大脑的内容才能以话语的形式、传递到另一个大脑之中。(当然,两个大脑之间还可以通过其它方式交换语言信息,比如通过眼神、手势、盲文等等。)声音通过耳朵进入人体内部,然后穿过鼓膜、听小骨和蜗牛状的耳蜗。这套复杂的系统可以将声信号的机械振动转化为电脉冲,将复杂的声波解码成为可以概括声波的基本频率。接着,不同的频率会投射到初级听皮层上的特定点位上,声波也就此被电波取而代之。

  诺贝尔奖得主、电生理学家埃德加•阿德里安勋爵所做的开创性工作至少让我们了解到,物理信号抵达大脑后并不会就此彻底消失。而科学家最近又发现了更令人震惊的现象:在大脑中与听觉无关的脑区,如负责话语生成的布罗卡氏区(the Broca’s area),脑电波居然也会保留对应的声波的形状。

  这些发现对我们对于声波与脑电波之间关系的理解具有重要意义。不过,这些发现几乎全部仰仗一个与语言相关的神经生理学过程,名叫“声音发射解码”(sound emission decoding)。但我们知道,语言在没有声音的情况下也可以存在,比如当我们阅读时(你此时此刻就在做这样的事情)、以及思考时等等。用专业词汇来说,这统统叫做“脑内言语”(endophasic)。

  这个事实很简单,引发的问题却很关键:当我们形成了语言表述、但并未发出声音时,大脑中的电波又会怎么样呢?

  2014年,意大利语言学家安德烈亚•莫罗和同事们决心找出这个问题的答案。他们将能够表述大脑布罗卡氏区活动的电波形状与声波形状进行了比较。这里的声波不仅包含受试者听见的声音,还包括他们在绝对安静的环境下默读时的声波。在后面这种情况下,输入信息与声音完全无关。当然,分析“脑内话语”在神经心理学领域已经不是个新概念了。但莫罗等人用来探索该现象的技术倒是十分不寻常、并且颇有启发性,研究结果也令人大感意外。

  清醒手术

  莫罗在实验中采用了一种名叫“清醒手术”的方式来收集数据。运用这项技术,患者会在去除一部分颅骨后被唤醒,以便对患者的大脑皮层电生理学活动进行刺激和分析。不过,这项技术属于侵入性手段,大脑又是个十分脆弱的器官,再加上患者需要在情绪极其脆弱的情况下保持配合,这些心理学、技术和伦理学原因都导致这类研究难以开展。

  例如,外科医生在切开大脑皮层、切除肿瘤时,无法预先得知切除此处脑部组织是否会对神经网络造成干扰、以致于破坏甚至摧毁该神经网络对应的认知、运动或感知机能。为了尽可能减小手术造成的伤害,等患者被麻醉、颅骨被打开后,医生就会唤醒患者(时间很短暂,大约10至20分钟),让患者做一些需要动用相应皮层的简单任务。

  患者完成任务的过程中,医生会用小型电极刺激患者的大脑皮层(这并不会造成痛感,因为大脑没有痛觉感受器)。如果对某一部位的皮层的电刺激会影响患者完成任务,医生就能判断出,若切除这部分皮层,将对患者造成永久性伤害,并借此评估是否可以从其它位置入手执行手术。这种手术给患者带来的好处无法用价值衡量,实际效果几乎任何技术都无法企及。不仅如此,这项技术还为科学家提供了一个独一无二的研究大脑功能、获取重要数据的机会。

  首先,医生可以借此确定任何患者大脑中与特定任务相关的神经网络的关键节点位置,这就解决了神经成像技术的关键问题之一:不同受试者大脑中开展特定功能的确切位置可能差别很大。此外,医生还能精确记录下单个神经元层面的神经电活动。不过利用现有技术,这一水平还很难达到。

  除了对局部病变的治疗之外,这项技术在其它病理学领域的运用也在日益增多,如治疗难以用药物对付的癫痫等等。在治疗癫痫时,医生会先在患者大脑中植入电极,然后闭合颅骨,这样就可以在日常环境中连续不断地提供患者信息了。借助这种方法,我们可以进一步理解大脑中发生的神经生理学过程。与神经成像技术相比,该方法可以提供更精准、更确切的空间信息,还能对大脑电活动展开针对性测量,这是其它任何间接测量手段都无法比拟的。

  实验

  在莫罗的实验中,十六名患者被要求大声读出给定的语言表述,有些是单独的词汇,有些则是完整的句子。然后,研究人员将产生的声波形状与受试者大脑中布罗卡氏区的电波形状进行了比对。出乎意料的是,他们居然从中发现了相关性。

  实验的第二步最为关键:研究人员要求患者再次读出这些语言表述,但不要发出任何声音,只需在脑中默读。然后,研究人员再次将对应的声波与患者脑中布罗卡氏区的电波形状进行比较。这里要指出的是,的确有信号进入了大脑中,但不是声音信号,而是由电磁波携带的光信号,或者简单来说,是由我们用来表述话语的文字传达的信号,反正肯定不是声波。

  结果研究人员惊讶地发现,当受试者默读这些语言表述时,大脑中与听觉无关的脑区记录下的电波结构居然与读出这些语句时产生的机械声波完全相同。这样一来,语言依附的两种波就密切联系在了一起。这种联系密切到什么程度呢?即使在不存在声音的情况下、两种波形也可以完全重叠。这说明,语言的声学信息并不是当某人需要与他人交流时才植入其中的,而是从一开始就是语言的一部分,或者至少早于声音的产生时间。另外,此前有人怀疑我们在阅读或思考时、脑海中的声音不过是我们基于对说话时声音的记忆产生的幻觉,而此次研究结果也成功排除了这种可能性。

  这项发现说明,声音在语言处理中的作用比我们之前所想的关键得多。声波与声音产生的脑电波之间这种意想不到的关联就像“罗塞塔石碑”一样(注:罗塞塔石碑制作于公元前196年,其上用古埃及文字、希腊文字和当时的通俗文字刻了相同的内容,使语言学家得以通过对照不同文字、解读出埃及象形文字的意义与结构),使我们得以运用已知的两种编码、解读出第三种编码:即在无声情况下产生的电波编码。这反过来或许又能帮助我们破获人类语言的独特“指纹”。

  这一发现也引发了诸多问题,例如:如果某人从出生起就从未能听到任何声音,那么他/她的语言网络(包括布罗卡氏区在内)会产生怎样的电活动?我们能否利用大脑皮层的电活动信息了解失语症患者心中所想的语句、然后借助人造发声设备再度听到他们“说话”?我们能否更好地了解做梦时、或病人意识模糊时在脑海中听到的话语?我们能否将严重口吃视为各个神经网络中不同声音表征系统之间的失调、并加以干预和治疗?这些发现是否会导致违反伦理的行为、违背他人意愿、强行获取他人心中的想法?

  人类进行的大部分沟通都是凭借波的形式进行的,这一简单的事实也许并非偶然。毕竟,波可以将信息从一个实体携带到另一个实体,而不会改变这两个实体的结构或组成。波可以从我们的身体中透过,不会对我们造成伤害,但又可以让我们通过波的瞬时振动破解其携带的信息。当然,前提是我们要有能够“解码”的“钥匙”。英语中“信息”(information)一词是从拉丁词根“形状”(forma)衍生而来的,这绝不是一个巧合,毕竟要想传达“信息”、就要与他人分享“形状”。

  奥地利哲学家路德维希•维特根斯坦曾在《哲学研究》(Philosophical Investigations)一书中提出过这样一个问题:“人们有没有可能不将话语宣之于口,而是借由内心进行沟通?”有了莫罗的实验结果,维特根斯坦这个极具预见性的问题将被放在全新的视角下加以看待。更重要的是,许多新问题也由此涌现。(叶子)

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