一项新研究指出，大脑锁定语音模式的方式并非只用于理解口语。这一过程称为神经同步，也是理解手语的一部分。
人脑以节律和周期的方式运作。这些模式以可预测的频率出现，具体频率取决于一个人在做什么，以及行为发生时大脑的哪个部分处于活跃状态。
同样，外部世界也存在节律和模式。过去20年来，科学家一直对大脑能够与这些模式“同步”或相匹配的能力感到困惑。
语言是科学家观察到神经同步的领域之一：人们聆听语音时，脑电波会与听到的、基于音量变化的节律同步。由于人们无法同时留意周围发生的一切，这种相位锁定被认为有助于预测重要信息可能何时出现。
偏好的频率
许多研究记录了语言加工中的这一现象；然而，人们一直难以判断神经同步是否专门用于口语。
“要确定语言的神经同步是专门针对语音的，还是一种通用工具，可用于应对任何在时间上可预测的事物，我们就必须跳出语音和听觉感知的范围，”该研究第一作者、芝加哥大学心理学系博士生杰弗里·布鲁克希尔说。
“通过研究手语，我们得以了解大脑如何更普遍地处理语言。我们正在解开一个仅靠研究语音无法破解的谜团，”该校体验与认知实验室负责人、心理学助理教授丹尼尔·卡萨桑托说。
在语音中，大脑会锁定音节、词语和短语，这些节律的频率低于8赫兹，即每秒8次脉冲。视觉也有一种偏好的频率，大脑会与之同步。
“例如，当我们专注于随机闪烁的光时，大脑最容易与大约10赫兹的闪光同步。通过研究手语，我们可以探究，对神经同步而言，关键究竟是你使用哪种感官，还是你接收的信息类型，”布鲁克希尔说。
为了确定人们是否以跟随语言听觉节律相同的方式跟随视觉节律，研究人员向手语熟练者播放了以美国手语讲述故事的视频，并测量他们观看时的大脑活动。
研究人员获得脑电图读数后，需要找到一种方法来测量手语中的视觉节律。
虽然测量语音节律的方法已相当成熟，但手语时间结构尚无自动、客观的对应测量方法。因此，研究人员开发了一种。
“一项令人振奋的发现”
研究人员开发了一种名为“瞬时视觉变化”的新指标，用于概括手语表达过程中每个时间段的变化程度。他们将实验视频（即参与者观看的视频）输入新算法，以识别画面帧之间视觉变化的峰值和谷值。最大峰值对应着幅度大、速度快的动作。
有了这张展示视频中视觉变化幅度随时间变化的路线图，布鲁克希尔将参与者的脑电图叠加其上，以观察人们是与约10赫兹的常见视觉频率同步，还是与手语中手势和短语较低的频率（约2赫兹）同步。
参与者的脑电波与手语特有的频率同步，而非与视觉通常偏好的较高频率同步。
“这是一项令人振奋的发现。多年来，科学家一直在探讨神经同步可能有多大的适应性或灵活性，但我们始终不确定它是否专属于听觉加工，还是具有更广泛的用途，”布鲁克希尔说。“这项研究表明，人类能够跟随感知节律，并利用任何一种感官进行时间预测。”
从更广泛的角度来看，神经科学家希望了解人脑如何生成和感知语言，而神经同步已成为其中一种重要机制。
这项研究揭示，神经同步是一种提高对信息峰值敏感度的通用策略，为增进对人类语言和感知的理解迈出了重要一步。
“我特别感兴趣的是，论文比较了手语使用者和非手语使用者处理美国手语刺激的方式，”心理学系教授、语言与手势研究学者苏珊·戈尔丁-梅多说。
“尽管两组人在早期视觉区域表现出的神经同步程度相同，但他们在额叶区域存在差异。这一发现为我们识别神经同步的不同方面奠定了基础：有些方面与视觉信号的物理属性有关，另一些则只会在具备语言知识时出现，”她说。
