当你听到一首由乐器演奏的纯音乐，或者是一首人声演唱的歌曲时，你会感觉到它们之间有什么明显的不一样吗？大多时候，你可能不会特别留意，但你的大脑显然注意到了它们之间的细微区别。近日，神经科学家首次在人类大脑中发现了一个神经元群体，当我们听到歌唱，而不是其他类型的音乐时，这些特殊的神经元就会活跃起来。这项研究为听皮质内相对精细的功能分区提供了证据。论文已于近日发表在《当代生物学》上。
这项新研究是以团队在2015年进行的一项研究为基础。2015年，科学家在实验中请一些参与者聆听了165种声音的集合，这些声音包括不同类型的语音和音乐，还有些日常的声音，比如手指敲击声或狗吠。实验人员同时使用fMRI（功能磁共振成像）扫描了参与者的大脑，从而确定大脑听皮质中对音乐产生特殊反应的神经元群体。
在2015年的研究中，团队专门设计了一种分析fMRI数据的方法，帮助他们找到了具有不同反应模式的6个神经群体，其中包括对音乐产生选择性反应的神经元，还有另一个对语言具有选择性反应的群体。
在新的研究中，研究人员希望借助一种被称为ECoG（脑皮层电图学）的技术获得更高分辨率的数据。
fMRI测量的是大脑中的血流变化，以此作为反映神经元活动的媒介，而ECoG则通过放置在颅内的电极记录大脑的电活动，提供更精确的脑电活动图。但问题在于，ECoG通常很难在人类身上进行实验，因为它属于一种侵入性手段。然而，在医疗实践中，它经常被用来监测即将接受手术治疗的癫痫患者。患者一般会被监测数天时间，以便医生在手术前确定他们的发病起源。
在这段时间里，如果患者同意，他们也可以参与实验研究，在执行某些任务同时让科学家测量他们的大脑活动。正是利用这种方法，研究团队在几年间收集到了15名参与者的数据。
在实验中，研究人员为参与者播放了之前用到的165种声音。每位患者的电极位置是由外科医生决定的，所以在一些参与者身上没有记录下对听觉输入的反应。借助开发的一种新的统计分析，研究人员就能推断出产生数据的对应的神经群体的类型。
出乎意料的是，他们发现有一群神经元会对歌唱，也就是声音和音乐的特定组合，产生特殊的反应。这个歌唱特异性的神经元群体对语音或器乐的反应非常弱，因此与先前发现的那些群体都不同。和这群神经元非常接近的还有另一个神经元群，后者会对许多音乐产生广泛的反应。在fMRI的尺度上，它们太近了，以至于无法将它们分开，但通过这种颅内记录的更高分辨率的手段，科学家清楚地发现了两者的区别。
在研究的第二部分，团队设计了一种数学方法，将新研究中颅内记录的数据与2015年的fMRI数据相结合。由于fMRI可以覆盖更大的脑区，这样就能更精确地对歌唱神经元群体进行定位。这种创新性的方法也正是研究突破的关键。他们发现，这个歌唱特异性的热点位于颞叶的顶部，靠近对语言和音乐产生选择性反应的区域。
这一位置说明，歌唱特异性群体可能会对感知的音调等特征，或是词语和感知音调之间的互动做出反应，然后再将信息发送到大脑的其他部分进行进一步处理。
研究人员表示，有关这些神经元的具体作用还不清楚，还需要更多的研究才能揭开。比如，我们为什么会拥有这样的神经元，很有可能与某些进化角色有关。有人认为，歌唱或许在音乐演化中扮演了某些重要的角色。
也有可能是因为，长久以来人们花了大量时间听音乐，从而在大量暴露的驱动下产生了这样的结果。研究人员现在希望更多地了解歌唱的哪些方面会驱使这些神经元的反应。同时，他们还在与其他实验室合作，研究婴儿是否具有音乐选择性的脑区，更深入地了解这些大脑区域是何时以及如何发育的。