Delta rhythm and voice familiarity organize neural entrainment in the infant brain
这项研究利用高密度脑电图（EEG）揭示了，在六个月大时，婴儿大脑会对节奏性语音表现出频率特异性的 delta 波段神经夹带，这种现象受声音熟悉度的动态塑造，其中左颞区优先处理母亲的声音，而右额区则对陌生人的声音做出反应，表明存在一个用于层级化时间预测的主动且依赖经验的系统。
原始论文采用 CC BY 4.0 许可（https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）。 这是一篇未经同行评审的预印本的AI生成解释。这不是医疗建议。请勿根据此内容做出健康决定。 阅读完整免责声明
早在婴儿开口说出第一个词之前，他们的大脑就已经在努力理解这个世界了。大脑并不仅仅是被动地接收声音，它还在积极地尝试预测接下来会发生什么。这种预判未来的能力是人类大脑功能的一个基本组成部分，让我们能够通过猜测下一个事件何时发生，从而在复杂的环境中穿行。科学家们早已知道，大脑利用自身的内部节奏，即“振荡”来锁定外部事件的时机，这一过程被称为“神经夹带”（neural entrainment）。可以将它想象成大脑正在调整自身的内部时钟，以匹配周围世界的节拍。虽然这种机制在成年人身上已得到充分理解，但在生命的最早期阶段是如何运作的，却一直是一个谜。六个月大的婴儿仅仅是在对声音做出反应，还是已经在构建一个可以根据经验进行更新的时间心理模型？
瑞士的一个研究小组通过聆听三十名六个月大婴儿的电活动，试图回答这个问题。他们想看看这些婴儿是否能检测出言语的节奏，以及他们的脑部反应是否会根据说话者的不同而改变。科学家们使用了一种称为脑电图（EEG）的方法，即在婴儿头上戴上一个带有许多传感器的帽子来记录脑波。婴儿们听取了一些短促的音节序列，例如“ba”、“ga”和“da”，这些音节是由他们自己的母亲或陌生人发出的。这些音节以三种不同的方式呈现：一种是每秒两个音节的缓慢稳定节奏，一种是每秒四个音节的快速节奏，或者是在没有任何节奏的情况下，即时间点是随机的。研究人员正在寻找大脑电信号中的一种特定模式，以此证明大脑不仅仅是在听到声音，而是在实际预测下一个声音何时到来。
结果显示，婴儿的大脑远比一个简单的记录设备要复杂得多。当婴儿听到有节奏的声音时，他们大脑的前部和侧部表现出了强烈且有组织的反应，而当声音是随机的时候，这种反应并未出现。这证实了婴儿正在锁定言语的节奏。更重要的是，研究人员发现这种反应并非对所有节奏都相同。婴儿的大脑对每秒两个音节的慢速节奏（即德尔塔节奏）表现出了特定的、经过调谐的反应，而这正是人类言语和情感交流的自然速度。每秒四个音节的快速节奏并没有产生同样清晰、特定的反应。这表明在六个月大时，婴儿的大脑已经专门用于追踪言语中缓慢的、具有韵律感的节拍，而这些节拍承载着语言的情感和结构框架。
或许最令人震惊的发现是，大脑预测时间的能力并非固定不变的；它随着实验的进行而发生变化。在大脑右前部，对慢速节奏的反应随着声音序列的重复次数增加而变得更加强烈。这表明大脑不仅仅是在声音发生时做出反应，而是在积极学习这种模式，并随着每一个新音节的到来不断完善其预测。大脑正在构建一个关于节奏的心理模型，并且听得越多，做得就越好。这一动态过程表明，婴儿的大脑正在根据新的感官信息不断更新其内部的世界地图。
说话者的身份也在如何影响大脑反应方面起到了至关重要的作用。当母亲说话时，大脑与语言相关的左侧区域对节奏表现出了强烈且有组织的反应。然而，当陌生人说话时，大脑的右前部变得更加活跃，并展现出一种更复杂的参与模式。这表明大脑对待熟悉的声音和陌生的声音的方式不同。母亲熟悉的声音非常为人熟知，因此大脑可以利用既有的路径高效地处理它。而陌生人的声音由于是新的，需要大脑通过动用不同的区域来建立一个新的针对该特定声音的预测模型，从而进行更艰苦的工作。这一发现表明，即使在六个月大时，大脑预测未来的能力也深受个人经历和社会联系的影响。
这些发现描绘了婴儿心智的图景：它不是一个等待被填满的空白板，而是一个活跃的、具有预测能力的引擎。六个月大婴儿的大脑已经在利用言语的节奏来组织时间，并且会根据说话者是母亲还是陌生人而采取不同的应对方式。追踪声音缓慢节拍的能力，以及根据说话者是母亲还是陌生人来调整预测的能力，是一项基础性的技能。这是随后所有语言学习和社会交往的起点。通过展示这些复杂的预测机制已经存在并正在实时优化，这项研究揭示了婴儿的大脑是一个动态系统，正在通过每一个音节不断学习如何预见这个世界。
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