今天发表在《科学》杂志上的一项新发现表明，大脑运动皮层中的神经元以前被认为主要在手部和手臂运动时活跃，但在讲话时也会活跃起来，其方式与与这些运动相关的大脑活动模式相似。

　　通过证明从神经活动模式中识别不同音节或单词是可能的，这项研究提供了潜在的见解，可以用来恢复失去说话能力的人的声音。

　　说话涉及人类做出的一些最精确、最协调的动作。研究它很有趣，但也很有挑战性，因为很少有机会在人们说话时从他们的大脑内部进行测量。这项研究是BrainGate2脑机接口试点临床试验的一部分，该试验是测试一种可以与大脑“交流”的计算机设备，帮助恢复交流，并提供对机械臂等假肢的控制。

　　研究人员通过记录大脑活动的多电极阵列来研究语言，这些多电极阵列先前被放置在参与BrainGate 2研究的两个人的运动皮层中。这使他们能够研究在讲话时被激活的大量神经元的放电时间和位置，而不是一次只激活几个。

　　为了验证这一点，研究小组记录了参与者在听到10个不同音节或10个不同短单词中的一个时的神经活动，然后在听到“开始”的提示后说出提示音。在他们说单词和音节的过程中，神经元的放电频率发生了强烈的变化，活跃的神经元分布在研究人员记录的运动皮层的各个部分。此外，当参与者听到声音时，触发率没有太大变化，只有当他们说出来时才会发生变化。神经元活动的这种变化也与一组相似的声音(称为音素)以及面部和嘴部的运动相对应。这表明，尽管不同身体部位的控制在运动皮层上存在高度分离，但单个神经元的活动是重叠的。

　　接下来，研究小组进行了“解码”分析，看看神经元放电模式是否能揭示特定声音的信息。他们发现，通过分析近200个电极的神经活动，他们可以识别出参与者在说哪个音节或单词。事实上，在超过80%的情况下，其中一个参与者的某些神经元活动模式可以正确预测声音或声音缺失，而另一个参与者的这种情况在55%到61%之间。

　　“这表明，利用这种大脑活动来理解不会说话的人想说的话是有可能的，”共同资深作者Krishna Shenoy说，他是霍华德休斯医学研究所的研究员，也是斯坦福大学工程学院的Hong Seh和Vivian W. M. Lim教授，也是神经假肢转化实验室(NPTL)的联合主任。

　　“通过这项研究，我们已经表明，我们可以根据人们的大脑活动来识别他们所说的音节和单词，这为从患者试图说话时测量的神经活动中合成或产生文本和语音奠定了基础，”共同资深作者杰米·亨德森(Jaimie Henderson)、约翰和珍妮·布鲁姆(John and Jene Blume)、斯坦福大学神经外科教授、NPTL联合主任罗伯特和露丝·哈尔佩林(Robert and Ruth Halperin)总结道。“现在需要进一步的工作来为那些无法通过实际说话提供示例数据的人合成连续的语音。”