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當你聽到一首由樂器演奏的純音樂，或者是一首人聲演唱的歌曲時，你會感覺到它們之間有什么明顯的不一樣嗎？大多時候，你可能不會特別留意，但你的大腦顯然注意到了它們之間的細微區(qū)別。

近日，神經科學家首次在人類大腦中發(fā)現(xiàn)了一個神經元群體，當我們聽到歌唱，而不是其他類型的音樂時，這些特殊的神經元就會活躍起來。這項研究為聽皮質內相對精細的功能分區(qū)提供了證據(jù)。論文已于近日發(fā)表在《當代生物學》上。

  神經記錄  

這項新研究是以團隊在2015年進行的一項研究為基礎。2015年，科學家在實驗中請一些參與者聆聽了165種聲音的集合，這些聲音包括不同類型的語音和音樂，還有些日常的聲音，比如手指敲擊聲或狗吠。實驗人員同時使用fMRI（功能磁共振成像）掃描了參與者的大腦，從而確定大腦聽皮質中對音樂產生特殊反應的神經元群體。

在2015年的研究中，團隊專門設計了一種分析fMRI數(shù)據(jù)的方法，幫助他們找到了具有不同反應模式的6個神經群體，其中包括對音樂產生選擇性反應的神經元，還有另一個對語言具有選擇性反應的群體。

在新的研究中，研究人員希望借助一種被稱為ECoG（腦皮層電圖學）的技術獲得更高分辨率的數(shù)據(jù)。fMRI測量的是大腦中的血流變化，以此作為反映神經元活動的媒介，而ECoG則通過放置在顱內的電極記錄大腦的電活動，提供更精確的腦電活動圖。

但問題在于，ECoG通常很難在人類身上進行實驗，因為它屬于一種侵入性手段。然而，在醫(yī)療實踐中，它經常被用來監(jiān)測即將接受手術治療的癲癇患者?；颊咭话銜槐O(jiān)測數(shù)天時間，以便醫(yī)生在手術前確定他們的發(fā)病起源。

在這段時間里，如果患者同意，他們也可以參與實驗研究，在執(zhí)行某些任務同時讓科學家測量他們的大腦活動。正是利用這種方法，研究團隊在幾年間收集到了15名參與者的數(shù)據(jù)。

在實驗中，研究人員為參與者播放了之前用到的165種聲音。每位患者的電極位置是由外科醫(yī)生決定的，所以在一些參與者身上沒有記錄下對聽覺輸入的反應。借助開發(fā)的一種新的統(tǒng)計分析，研究人員就能推斷出產生數(shù)據(jù)的對應的神經群體的類型。

出乎意料的是，他們發(fā)現(xiàn)有一群神經元會對歌唱，也就是聲音和音樂的特定組合，產生特殊的反應。這個歌唱特異性的神經元群體對語音或器樂的反應非常弱，因此與先前發(fā)現(xiàn)的那些群體都不同。

和這群神經元非常接近的還有另一個神經元群，后者會對許多音樂產生廣泛的反應。在fMRI的尺度上，它們太近了，以至于無法將它們分開，但通過這種顱內記錄的更高分辨率的手段，科學家清楚地發(fā)現(xiàn)了兩者的區(qū)別。

  數(shù)學分析  

在研究的第二部分，團隊設計了一種數(shù)學方法，將新研究中顱內記錄的數(shù)據(jù)與2015年的fMRI數(shù)據(jù)相結合。由于fMRI可以覆蓋更大的腦區(qū)，這樣就能更精確地對歌唱神經元群體進行定位。這種創(chuàng)新性的方法也正是研究突破的關鍵。

他們發(fā)現(xiàn)，這個歌唱特異性的熱點位于顳葉的頂部，靠近對語言和音樂產生選擇性反應的區(qū)域。

這一位置說明，歌唱特異性群體可能會對感知的音調等特征，或是詞語和感知音調之間的互動做出反應，然后再將信息發(fā)送到大腦的其他部分進行進一步處理。

  新發(fā)現(xiàn)帶來新問題  

研究人員表示，有關這些神經元的具體作用還不清楚，還需要更多的研究才能揭開。

比如，我們?yōu)槭裁磿碛羞@樣的神經元，很有可能與某些進化角色有關。有人認為，歌唱或許在音樂演化中扮演了某些重要的角色。也有可能是因為，長久以來人們花了大量時間聽音樂，從而在大量暴露的驅動下產生了這樣的結果。

研究人員現(xiàn)在希望更多地了解歌唱的哪些方面會驅使這些神經元的反應。同時，他們還在與其他實驗室合作，研究嬰兒是否具有音樂選擇性的腦區(qū)，更深入地了解這些大腦區(qū)域是何時以及如何發(fā)育的。