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Science杂志以热点论文形式介绍其子刊文章重要发现:人脑处理中英文的脑区在亚结构水平存在巨大差异

深圳大学、深圳市神经科学研究院谭力海教授研究团队多年来从脑结构发育、脑功能异常以及学习经验等方面,揭示了中文的神经表达不同于西方拼音语言的神经表达。这一得到国际神经科学界广泛认同的原创性成果被西方学者命名为大脑语言功能区文化特异性理论。对于同时掌握两种语言的双语者,大脑语言功能区是否同样具有这种文化特异性?过去大量的脑成像研究发现,由于两种语言在同一大脑中相互影响,双语者通常使用相同的神经系统加工不同语言,而没有显著的文化特异性。

近日,谭力海团队在Science 子刊Science Advances上发表的研究推翻了传统的双语假设。他们发现双语者大脑中处理中英文的脑区在近于介观水平的人脑亚结构上存在巨大差异。Science 杂志在714日出版的第6347期的 This Week in Science 专栏把该论文作为亮点文章重点介绍。

研究人员在美国波士顿地区招募了一批中-英双语志愿者,采集了志愿者在阅读中文和英文时的功能磁共振数据。他们采用多元模式分析(multivariate pattern analysis, MVPA)技术研究脑区中体素(voxel)水平的激活,发现在多个语言功能相关的脑区,中英文引起的神经信号活动都存在显著的分离,其分离程度达到50.1% - 96.5%MVPA是一种基于机器学习理论发展起来的数据分析方法,通过训练分类器对由不同语言刺激引起的多体素信号模式进行分类,并对新的样本数据进行预测,从而实现从神经信号中解码语言信息。与传统的研究单个脑区激活的方法不同,MVPA技术通过分析近于介观水平的脑区亚结构的信息,能够更敏感地检测出神经活动模式的差异。

这项研究为大脑语言功能区文化特异性理论提供了新的证据。徐敏博士为该论文的第一作者,谭力海教授和美国麻省理工学院的Robert Desimone教授为共同通讯作者。Science杂志在介绍该研究时写道:徐敏等人发现中英双语者在处理两种不同的语言时激活了独立的大脑神经元系统,这一发现对传统的假设构成了挑战。

该研究得到了深圳市孔雀团队项目和国家973计划项目的资助。该研究成果为在介观水平解码人脑中的语言激活模式提供了重要基础。在此发现的基础上,人机接口和类脑研究者有望速读大脑的语言信息,脑科学研究人员也可以更精确地预测人类个体语言能力的差异。

原文检索:

Min Xu, Daniel Baldauf, Chun Qi Chang, Robert Desimone, Li Hai Tan (2017) Distinct distributed patterns of neural activity are associated with two languages in the bilingual brain. Science Advances. 3(7), e1603309. DOI: 10.1126/sciadv.1603309

This Week in Science介绍:Philip Yeagle, Distinct neural patterns for two languages. Science  14 Jul 2017: Vol. 357, Issue 6347, pp. 159-161.

Date Jul 14, 2017
Venue Science
Link Science Advances article

    为拓展提升国家重大科技基础设施“空间环境地面模拟装置”空间磁环境模拟与研究系统的功能与应用边际,深入研讨神经科学与磁学交叉领域的重大科学问题,探索神经科学研究的新领域、新方法,“神经科学与磁学前沿交叉研讨会”日前在深圳市神经科学研究院报告厅举行。研讨会由中科院武汉物理与数学所叶朝辉院士和深圳市神经科学研究院谭力海院长主持,来自哈尔滨工业大学、清华大学、北京大学、上海交通大学、中国科技大学、深圳大学、中科院物理所、中科院上海神经所、航天员科训中心、解放军306医院和深圳市神经科学研究院等单位的20余位专家参加了研讨会。在13位专家学术交流报告的基础上,与会专家围绕零(低)磁场与环境模拟、磁信号探测与应用、动物模型神经生物学、人脑神经科学等进行了深入、细致的研讨。

Date Feb 22, 2017
Venue SION
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Shenzhen Forum on Brain Research 2016

        The second annual meeting of Shenzhen Forum on Brain Research (SFBR) will be held on November 30 to December 2 at the Shenzhen Virtual University Park, Umbrella Coffee and Shenzhen Institute of Neuroscience, China. The meeting is scheduled as follows:
Nov 30, 2016  Registration; hotel check-in.
Dec 1-2, 2016  SFBR meeting; site visit to Shenzhen Institute of Neuroscience. Group discussions will be held in Umbrella Coffee and Shenzhen Institute of Neuroscience respectively.

Date Nov 30- Dec 2 2016
Venue Shenzhen Virtual University Park
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Shenzhen Forum on Brain Research 2015

      Shenzhen Forum on Brain Research (SFBR) is a non-profit making international academic forum. The SFBR is initiated by Prof. Li-Hai Tan, Prof. Yuejia Luo, Prof. Hong Li, Prof. Siping Chen (Shenzhen University) and Prof. Ping Li (Pennsylvania State University) in 2015. We aim to hold annual meetings in November or December in Shenzhen, China. 

Date November 20-22, 2015
Venue Bauhinia Hills, Shenzhen
Link SFBR introduction