來(lái)源：brainnews

對(duì)許多雙語(yǔ)者來(lái)說(shuō)，在語(yǔ)言間切換似乎毫不費(fèi)力。如今，科學(xué)家從單個(gè)神經(jīng)元層面揭示了雙語(yǔ)者大腦如何完成這種切換。

在6月24日發(fā)表于細(xì)胞出版社（Cell Press）旗下期刊Cell（《細(xì)胞》）的一項(xiàng)研究中，研究者揭示，雙語(yǔ)者的大腦將概念存儲(chǔ)在一張跨越兩種語(yǔ)言的地圖中。大腦通過(guò)使用特定的語(yǔ)言神經(jīng)元來(lái)讀取這張地圖，從而既能流暢切換語(yǔ)言，又能保持語(yǔ)言之間的區(qū)分。

本文摘要圖

“該研究是首次在單個(gè)神經(jīng)元層面實(shí)時(shí)觀察雙語(yǔ)大腦如何運(yùn)作的。”第一作者、美國(guó)休斯頓貝勒醫(yī)學(xué)院的嚴(yán)新元（Xinyuan Yan音譯）表示。

作為一名雙語(yǔ)者，嚴(yán)新元一直對(duì)大腦如何處理不同語(yǔ)言感到好奇。“大腦必須有一個(gè)內(nèi)在模型來(lái)表示詞匯。世界上大約有7000種語(yǔ)言，因此這個(gè)模型將構(gòu)成我們對(duì)世界共同理解的基礎(chǔ)。”

此前研究表明，當(dāng)雙語(yǔ)者聽(tīng)到不同語(yǔ)言中的對(duì)應(yīng)詞匯時(shí)，某些腦區(qū)會(huì)有相似反應(yīng)。但那些研究并未展示大腦如何在每種語(yǔ)言內(nèi)部組織單個(gè)詞匯，以及如何在語(yǔ)言之間連接對(duì)應(yīng)意義。

圖1 人類海馬雙語(yǔ)語(yǔ)義加工過(guò)程中單神經(jīng)元記錄的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

研究人員獲得了難得的機(jī)會(huì)，與四位從幼年起就同時(shí)使用英語(yǔ)和西班牙語(yǔ)的雙語(yǔ)者合作。所有參與者均為癲癇患者，且因治療需要在大腦內(nèi)植入了電極。

團(tuán)隊(duì)記錄了參與者在聽(tīng)、讀以及用英語(yǔ)和西班牙語(yǔ)交談時(shí)的腦部活動(dòng)。令研究者驚訝的是，海馬體中僅有少數(shù)神經(jīng)元在參與者聽(tīng)到或說(shuō)出不同語(yǔ)言中的同一詞匯（如dog和perro）時(shí)反應(yīng)相同。這表明單個(gè)神經(jīng)元在很大程度上是語(yǔ)言特異性的。

研究人員還觀察到，大腦將單詞放在由一組語(yǔ)言特異性神經(jīng)元組成的地圖上，并根據(jù)單詞的含義對(duì)它們進(jìn)行組織。在地圖中，語(yǔ)義相近的詞如dog和wolf位置靠近，而fork因語(yǔ)義距離較遠(yuǎn)，則位于更遠(yuǎn)處。這種映射系統(tǒng)在不同語(yǔ)言中保持一致。

“這就是大腦跨語(yǔ)言編碼詞義的方式。它不依賴單個(gè)神經(jīng)元翻譯單個(gè)詞匯，而是依靠神經(jīng)元群體調(diào)整其活動(dòng)，以在兩種語(yǔ)言中為對(duì)應(yīng)詞匯創(chuàng)建相似的模式。”嚴(yán)新元說(shuō)。

為了測(cè)試兩種語(yǔ)言共享同一語(yǔ)義地圖的程度，團(tuán)隊(duì)嘗試?yán)糜⒄Z(yǔ)地圖預(yù)測(cè)西班牙語(yǔ)詞匯的位置。通過(guò)分析dog周圍鄰近概念的組織方式，研究人員能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)perro在西班牙語(yǔ)地圖中的位置。

“這就像從不同的窗戶看同一個(gè)房間，里面的一切都一樣，但視角不同。”通訊作者、貝勒醫(yī)學(xué)院的Sameer Sheth說(shuō)。他補(bǔ)充道，通過(guò)從不同角度讀取語(yǔ)義地圖，大腦可以在不混淆的情況下使用不同語(yǔ)言。

研究人員還將這一發(fā)現(xiàn)與名為mBERT的大型語(yǔ)言模型進(jìn)行了比較，該模型經(jīng)過(guò)訓(xùn)練可理解100多種語(yǔ)言。他們發(fā)現(xiàn)mBERT同樣以語(yǔ)義地圖的方式跨語(yǔ)言組織詞間關(guān)系，這與海馬體的做法高度相似。

“我們的研究表明，大腦天生就具備學(xué)習(xí)多種語(yǔ)言的能力。”通訊作者、貝勒醫(yī)學(xué)院的Benjamin Hayden說(shuō)，“一旦它映射了詞匯間的關(guān)系，就能將這些關(guān)系跨語(yǔ)言應(yīng)用。我們每個(gè)人都有潛力成為雙語(yǔ)者，甚至三語(yǔ)者。”

Yan X, Chavez A, Franch M et al. Shared neural geometries for bilingual semantic representations in human hippocampal neurons. Cell, 2026
DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2026.05.020

原文鏈接：https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(26)00579-9

閱讀最新前沿科技趨勢(shì)報(bào)告，請(qǐng)?jiān)L問(wèn)21世紀(jì)關(guān)鍵技術(shù)研究院的“未來(lái)知識(shí)庫(kù)”

未來(lái)知識(shí)庫(kù)是 “21世紀(jì)關(guān)鍵技術(shù)研究院”建 立的在線知識(shí)庫(kù)平臺(tái)，收藏的資料范圍包括人工智能、腦科學(xué)、互聯(lián)網(wǎng)、超級(jí)智能，數(shù)智大腦、能源、軍事、經(jīng)濟(jì)、人類風(fēng)險(xiǎn)等等領(lǐng)域的前沿進(jìn)展與未來(lái)趨勢(shì)。目前擁有超過(guò)8000篇重要資料。每周更新不少于100篇世界范圍最新研究資料。 歡迎掃描二維碼或訪問(wèn)https://wx.zsxq.com/group/454854145828進(jìn)入。

截止到2月28日 ”未來(lái)知識(shí)庫(kù)”精選的百部前沿科技趨勢(shì)報(bào)告

（加入未來(lái)知識(shí)庫(kù)，全部資料免費(fèi)閱讀和下載）