荷兰神经科学研究所最近在《科学》杂志上发表的一项研究为海马体中单个脑细胞在阅读过程中对代词的反应提供了新的见解。研究人员发现，大脑这一部分中的某些神经元最初对特定名词作出反应，后来在参与者阅读指代这些名词的代词时被重新激活。新发现让我们得以一窥大脑在处理句子时如何连接概念。
这项研究的重点是语言理解中一个比较复杂的方面：代词解析，即大脑如何识别代词所指的正确名词。例如，当读到“爱丽丝和鲍勃去远足。她背着背包”时，我们立即意识到“她”指的是爱丽丝，尽管她的名字没有重复。这种将代词与其对应名词无缝连接的能力对于理解叙述和上下文至关重要。
研究人员试图了解对特定概念有偏好的单个神经元（称为“概念细胞”）如何参与将单词与其含义联系起来的过程。先前的研究表明，这些细胞对特定概念（例如人名或图像）有选择性地做出反应，但尚不清楚它们是否也在追踪代词及其先行词（它们所指的名词）方面发挥作用。
“最终，我对更大的图景感兴趣：这么小的东西（一个只激发或不激发的细胞）如何对我们的记忆这样复杂的东西做出贡献？”研究作者Doris Dijksterhuis说道，她目前在波恩大学医院担任博士后研究员。“信息如何在单细胞层面上呈现？通过这项研究，我们可以观察一个由单个神经元（概念细胞）代表的单个概念在阅读过程中是如何呈现的，以及这可以告诉我们我们如何在头脑中构建一个故事（记忆）。”
研究人员与 22 名正在接受癫痫治疗的患者合作。作为治疗的一部分，这些患者的海马体中植入了电极，以监测癫痫发作活动。这种装置允许研究人员在患者执行阅读任务时记录单个神经元的电活动。这些患者正在荷兰和英国的医院接受治疗，他们同意在接受治疗的同时参与这项研究。
实验主要分为两个部分：筛选环节和阅读任务。在筛选环节，参与者会看到熟悉的人的照片，包括名人、朋友和家人。研究人员监测患者的大脑活动，以识别概念细胞——对某些人有特定反应的神经元。例如，如果某个细胞在参与者看到“怪物史莱克”这个角色的照片时持续激发，但在看到其他图像时不激发，那么该神经元就被识别为“怪物史莱克概念细胞”。
在第二部分阅读任务中，参与者在电脑屏幕上看到句子。第一句话介绍了两个人（例如，“史莱克和菲奥娜去了一家餐馆”）。第二句话包含一个代词，指代其中一个角色（例如，“他点了一杯饮料”）。阅读完这两个句子后，参与者回答了一个问题，以确保他们明白代词指的是谁。在这项任务中，研究人员记录了海马体中神经元的活动，重点关注概念细胞是否不仅对专有名词有反应，而且对指代这些名词的代词也有反应。
迪克斯特赫伊斯和她的同事发现，海马体中的概念细胞不仅在参与者读到他们喜欢的名词（如“史莱克”）时做出反应，而且在句子后面出现相应的代词时也会做出反应。例如，当参与者读到“史莱克去了一家餐馆”时，史莱克细胞就活跃起来了。后来，当他们读到“他点了一杯饮料”这句话时，同一个神经元再次对代词“他”做出反应，前提是这个代词又指史莱克。
这一发现表明，即使没有明确重复专有名词，大脑也可以动态地将代词与正确的个体联系起来。研究人员还发现，这些神经元的活动可以预测参与者是否会正确回答代词指代谁的问题。如果概念细胞在代词出现时强烈活跃，参与者更有可能正确识别代词的前身。在概念细胞活动较弱的试验中，参与者更容易犯错误。
“概念细胞对其首选概念有非常抽象的表征，”Dijksterhuis 告诉 PsyPost。“即使一个词本身含义模糊，但在特定句子中却有意义，也可以重新激活概念细胞（当它指代其首选概念时）。这也意味着海马体中的细胞有助于我们理解代词。此外，现在我们知道我们可以在单个细胞水平上研究阅读中涉及的记忆过程。”
有趣的是，研究人员还研究了引入两个同性人物的歧义句子。在这些情况下，参与者必须自己决定代词指的是哪一个人。
“当我们展示‘模棱两可的句子’时，发生了一些有趣的事情，”Dijksterhuis 解释道。“例如，这些句子如下：‘唐纳德·特朗普和史莱克走进一家酒吧。他坐在桌边。’在这个句子中，‘他’可以指任何一个人，所以我们要求参与者通过选择他们在脑海中看到的坐在桌边的人来决定‘他’指的是谁。
“当我们观察怪物史莱克细胞的活动时，我们发现，在患者随后选择怪物史莱克作为‘他’所指的人的试验中，对名词‘怪物史莱克’的神经反应比患者选择其他人的试验中更高。这意味着，当怪物史莱克的呈现更强烈时，患者更有可能选择怪物史莱克。”
然而，与所有研究一样，这项研究也存在一些局限性。这项研究关注的是相当简单的句子，其中代词仅根据性别来指代一个人。然而，现实世界的语言通常涉及更复杂的句子结构和超越性别的上下文线索。
“你对病人能做的事情总是有限的：任务不能太难或太长，”迪克斯特赫伊斯说。“但我认为，我们用这么短又简单的实验做得很好。”
未来的研究可以在此基础上进一步研究大脑如何处理更复杂的代词解析形式，例如在代词所指对象不完全基于性别的句子中。例如，在“老师告诉学生他需要更加努力学习”这句话中，代词“他”可以指老师也可以指学生，具体取决于上下文。研究大脑如何解决这类歧义可以加深我们对语言理解如何在神经层面运作的理解。
未来研究的另一个领域是探索故事的不同元素（例如人物、场景和动作）如何在海马体中呈现和整合。
“目前，我正在波恩大学医院与弗洛里安·莫曼教授一起继续进行类似的实验，”迪克斯特赫伊斯说。“我希望更多地了解我们如何将意义与单词联系起来，我们如何在头脑中创造画面/故事，以及各个部分如何结合在一起（史莱克走进一家酒吧坐下 –> 我看到史莱克在酒吧的一张桌子旁 –> 这三个元素（史莱克、桌子、酒吧）如何组合在一起形成这个复杂的画面？）。反过来，这有望告诉我们一些关于潜在记忆过程以及单个神经元在其中的作用的信息。”
“我想强调的是，我们能与这些患者合作是一件多么了不起的事情，”Dijksterhuis 补充道。“他们通常很乐意参与，他们为我们提供了一个非常独特的机会，让我们在他们执行任务时记录神经元。我非常感谢我们合作过的所有患者。”
这项研究“代词重新激活人类海马神经元的概念表征”，作者为 DE Dijksterhuis、MW Self、JK Possel、JC Peters、ECW van Straaten、S. Idema、JC Baaijen、SMA van der Salm、EJ Aarnoutse、NCE van Klink、P. van Eijsden、S. Hanslmayr、R. Chelvarajah、F. Roux、LD Kolibius、V. Sawlani、DT Rollings、S. Dehaene 和 PR Roelfsema。
