纽约-我们的大脑具有从众多声音中挑选出一种声音的非凡能力。现在，哥伦比亚大学的一个神经工程团队发现了大脑中发生的使这一壮举成为可能的步骤。今天的发现有助于解决一个长期存在的科学问题，即听觉皮层(大脑的听觉中心)如何以闪电般的速度解码和放大一种声音，而不是其他声音。这些新发现的知识也将刺激助听技术和更类似于大脑的脑机接口的发展。
这些发现今天已在Neuron中报道。
该论文的资深作者，首席研究员尼玛·梅斯加拉尼(Nima Mesgarani)博士说：“我们有能力在鸡尾酒会上专注于我们旁边的人，同时避免周围的噪音，这是非同寻常的，但我们对这一切的运作方式了解甚少。”在哥伦比亚的Mortimer B. Zuckerman心理大脑行为研究所。“今天的研究带来了急需的理解，这将对致力于改善语音和听力技术的科学家和创新者至关重要。”
听觉皮层是大脑的听觉中心。内耳向大脑区域发送电信号，这些信号表示来自外部世界的一阵声波。然后，听觉皮层必须从混乱中挑选出有意义的声音。
“研究听觉皮层如何分辨出不同的声音，就像试图找出一个大湖中正在发生的一切-每条船，游泳者和鱼类在其中运动，以及运动速度有多快-仅通过在水中听出波纹的模式就可以了。水作为指导。” Mesgarani博士说，他也是哥伦比亚工程学院电气工程学副教授。
今天的论文建立在该团队2012年的研究基础之上，该研究表明人脑对听到的声音具有选择性。该研究表明，当一个人听某人讲话时，他们的脑电波会发生变化，以挑选说话者声音的特征并调出其他声音。研究人员想了解这是如何在听觉皮层的解剖结构内发生的。
James O'说：“我们很早就知道听觉皮层区域是按层次排列的，每个阶段都会发生越来越复杂的解码，但是我们还没有观察到特定说话者的声音是如何沿着这条路径进行处理的。” Sullivan博士，该论文的第一位作者，是在Mesgarani实验室担任博士后研究员时完成这项工作的。“要了解这一过程，我们需要直接记录大脑的神经活动。”
研究人员对听觉皮层结构的两个部分特别感兴趣：赫氏回旋(HG)和颞上回(STG)。来自耳朵的信息首先到达HG，然后经过它，然后到达STG。
为了了解这些大脑区域，研究人员与神经外科医师Ashesh Mehta，医学博士，Guy McKhann，医学博士，Sameer Sheth，医学博士，神经病学家Catherine Schevon，医学博士，以及其他合著者Jose Herrero合作，博士和Elliot Smith，博士。这些医生位于哥伦比亚大学欧文医学中心和诺斯韦尔健康中心，为癫痫患者提供治疗，其中一些必须定期进行脑部手术。在这项研究中，患者自愿听取Dr.梅斯加拉尼(Mesgarani)和奥沙利文(O'Sullivan)通过植入患者HG或STG区域的电极来监测他们的脑电波。
电极使团队能够清楚地区分两个大脑区域在解释声音时的作用。数据表明，HG产生了丰富多样的声音混合表现，从而每个扬声器都被频率差异所分隔。这个地区对一种声音或另一种声音没有偏爱。但是，从STG收集的数据却截然不同。
O'Sullivan博士说：“我们发现可以通过正确地加权来自HG的输出信号来放大一个扬声器的声音或另一个扬声器的声音。根据我们的录音，可能是STG区域执行了这种加权，”
综上所述，这些发现揭示了听觉皮层的这两个区域之间职责的明确划分：HG代表，而STG选择。这一切都发生在大约150毫秒内，这对于收听者而言似乎是瞬间的。
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