語(yǔ)音和音樂是兩種基本的人類活動(dòng)，在不同的大腦半球中被解碼。一項(xiàng)新的研究使用一種獨(dú)特的方法來(lái)揭示為什么存在這種專業(yè)化。

麥吉爾大學(xué)神經(jīng)(蒙特利爾神經(jīng)科學(xué)學(xué)院醫(yī)院)的研究人員制作了100首無(wú)伴奏唱片，每首女高音都在唱一個(gè)句子。然后，他們沿兩個(gè)基本聽覺維度扭曲了錄音：頻譜和時(shí)間動(dòng)態(tài)，讓49位參與者區(qū)分了每首歌的單詞或旋律。實(shí)驗(yàn)以兩組英語(yǔ)和法語(yǔ)進(jìn)行，以提高可重復(fù)性和通用性。

他們發(fā)現(xiàn)，對(duì)于這兩種語(yǔ)言，當(dāng)時(shí)間信息失真時(shí)，參與者很難區(qū)分語(yǔ)音內(nèi)容，而不能區(qū)分旋律。相反，當(dāng)頻譜信息失真時(shí)，他們很難分辨旋律，而無(wú)法分辨語(yǔ)音。這表明語(yǔ)音和旋律取決于不同的聲學(xué)特征。

為了測(cè)試大腦如何響應(yīng)這些不同的聲音特征，然后在參與者區(qū)分聲音的同時(shí)，通過(guò)功能磁共振成像(fMRI)對(duì)參與者進(jìn)行掃描。研究人員發(fā)現(xiàn)，語(yǔ)音處理發(fā)生在左聽皮層，而旋律處理發(fā)生在右聽皮層。

音樂和語(yǔ)音利用了光譜時(shí)間連續(xù)體的不同末端

接下來(lái)，他們著手測(cè)試每個(gè)聲學(xué)維度的退化將如何影響大腦活動(dòng)。他們發(fā)現(xiàn)，頻譜尺寸的下降僅影響右側(cè)聽覺皮層的活動(dòng)，僅在旋律感知期間，而時(shí)間維度的下降僅影響左側(cè)聽覺皮層，僅在語(yǔ)音感知期間。這表明，每個(gè)半球的差分響應(yīng)取決于刺激中的聲學(xué)信息的類型。

先前在動(dòng)物中的研究發(fā)現(xiàn)，聽覺皮層中的神經(jīng)元會(huì)對(duì)頻譜能量和時(shí)間能量的特定組合做出反應(yīng)，并被高度調(diào)音為與動(dòng)物在自然環(huán)境中相關(guān)的聲音，例如交流聲音。對(duì)于人類而言，語(yǔ)音和音樂都是重要的交流手段。這項(xiàng)研究表明，音樂和語(yǔ)音利用了光譜時(shí)空連續(xù)體的不同末端，并且半球?qū)I(yè)化可能是神經(jīng)系統(tǒng)優(yōu)化這兩種通信方法處理的方式。

解決半球?qū)I(yè)化的奧秘

該研究的第一作者菲利普·阿爾布說(shuō)：“幾十年來(lái)，人們認(rèn)識(shí)到兩個(gè)半球?qū)φZ(yǔ)音和音樂的反應(yīng)不同，但這種差異的生理基礎(chǔ)仍然是個(gè)謎。”“在這里，我們證明了這種半球?qū)ｉL(zhǎng)與與語(yǔ)音和音樂相關(guān)的基本聲學(xué)特征有關(guān)，因此將這一發(fā)現(xiàn)與神經(jīng)組織的基礎(chǔ)知識(shí)聯(lián)系在一起。”

他們的研究結(jié)果于2020年2月28日發(fā)表在《科學(xué)》雜志上。該研究的資金來(lái)自與Albouy的Banting獎(jiǎng)學(xué)金以及來(lái)自加拿大健康研究所和加拿大高級(jí)研究所的資深作家Robert Zatorre的資助。在麥吉爾大學(xué)的舒利希音樂學(xué)院的幫助下制作了無(wú)伴奏唱片。