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资助成果
我国学者在非侵入式脑机接口技术靶向调控言语加工领域取得进展
日期:2026-07-23
来源: 生命科学部
作者:张砚雨、朱雪婧
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  面对瞬息万变的信息洪流,大脑会明显感到“跟不上”——这不是注意力不集中,而是人脑作为生理器官,其信息摄取与加工速率存在天然的“带宽极限”。这个内在的“瓶颈”,始终制约着我们与外部世界交互的效率。而如今,随着人工智能算力的指数级跃升,一个问题变得愈发迫切:能否通过脑机接口为人脑开辟一条“信息高速公路”,从而绕过原生神经通路的限制,从根本上拓展生物智能的“带宽”?这已成为脑机接口与认知神经科学共同面对的挑战。

  在“脑科学与类脑研究”国家科技重大专项(批准号:2022ZD0204800、2025ZD0219400、2021ZD0201500)等资助下,北京大学心理与认知科学学院、IDG麦戈文脑科学研究所方方教授团队在非侵入式脑机接口技术靶向调控言语加工领域取得进展。相关研究成果以“Alpha rhythms in the left auditory cortex set the speed limit for speech comprehension”为题,于2026年7月15日在线发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)杂志,论文链接为:https://doi.org/10.1073/pnas.2601610123。

  研究团队以快速言语识别为切入点,在复杂认知任务中精准测量了大脑的加工极限,揭示了alpha节律的神经振荡正是限定言语理解“带宽”的核心机制。Alpha节律就像一个内置的“节拍器”,alpha节律越快,可理解的言语速度就越快;换句话说,alpha节律直接决定了大脑的信息处理“带宽”。

  那么,这个“带宽”能被主动拓宽吗?能否在不做开颅手术(非侵入式)的前提下拓宽“带宽”,同时又能实现靶向作用于感觉通道?为实现这一目标,团队设计了一套巧妙的双重干预策略:一方面运用经颅交流电刺激对大脑进行无创调控,另一方面引入重复听觉刺激,直接从听觉通道入手,实现对听觉alpha节律的特异性加速。两种手段相互验证,结果发现原本超出理解极限的超快速语音,在节律加快后被试者居然能听懂了。这直接证明:大脑加工“带宽”不仅能被精确测量,更能被无创、主动地拓宽,相当于为大脑开启了一个“加速模式”(图)。

  然而,要想让干预真正有的放矢,还必须回答一个更深层的问题:alpha节律的限速作用究竟发生在哪个脑区?若不清楚位点,再多的调控也是盲目干预。为此,团队借助临床合作中的深部电极记录,在患者清醒状态下直接捕捉深层神经活动,首次将“带宽”调控位点精确定位至左侧听觉皮层。他们发现,该区域alpha节律越快,言语信号的神经表征就越清晰,理解速度也随之提升。这一发现首次明确了左侧听觉皮层为语言理解速度的“限速节点”,为未来精准干预提供了明确的神经靶标。

图 Alpha节律神经调控提升言语加工速度

  该研究首次揭示了大脑alpha节律是决定人类言语加工速度上限的关键神经机制,并成功通过无创调控手段加速这一节律,提升大脑对快速语音的加工能力。该研究为突破人脑加工速度的生理极限提供了新的理论依据。不同于传统脑机接口聚焦于读写神经信号,该研究创新性地通过调控大脑自身的节律机制,直接提升机体接收信息的“带宽”上限。这意味着,未来的脑机接口不仅可作为大脑与机器之间的“翻译器”,还可成为拓宽人类感知与交流速度的“增强器”。