生物通报道 一个神经科学家小组找到了新的证据支持麻省理工学院语言学家Noam Chomsky数十年的理论：我们拥有一种“内部语法”使得我们能够理解甚至是无意义的短语。这项研究发布在12月7日的《自然神经科学》（Nature Neuroscience）杂志上。

纽约大学心理学系教授David poeppel与浙江大学生物医学工程与仪器科学学院特聘研究员、博士生导师丁鼐（Nai Ding）是这篇论文的共同通讯作者。丁鼐博士的主要研究领域是解答脑如何编码动态感觉信息（比如语音、语言、音乐以及动态视觉信息）。

这项研究是建立在Chomsky 1957年的研究工作：语法结构基础之上。它主张，我们之所以能识别短语“Colorless green ideas sleep furiously”（ 无色的绿色理念愤怒地睡觉）是无意义但合乎语法的，是因为我们有一个抽象知识库，使得我们能够进行这样的区分，即便单词间不存在统计关系（延伸阅读：颠覆传统观点：全新人类大脑语言图谱 ）。

一些神经科学家和心理学家反对这一观点，认为我们的理解力并非是一种内部语法所致；相反，我们是从经验中学会了应该如何正确地造句——我们利用的信息库建立在听到的单词和短语基础上。而许多语言学家认为，建立层次结构是语言处理的一个重要特征。

为了阐明这一争论，研究人员探讨了在理解语言的过程中大脑中是否表现了语言单位，以及是如何表现的。

为此，研究人员利用脑磁图描记术（MEG）和脑皮层电流描记法(ECoG)来完成了一系列的实验。MEG能够测量出大脑活动生成的微小磁场。EcoG是一项在临床上用于神经外科测量受监测患者大脑活动的技术。

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研究的受试者听取了一些英文和中文普通话句子，在这些句子中单词、短语和句子之间的层次结构与语调语音提示（声音的高低起伏）以及统计单词信息分离。这些句子以同步的方式（单词间的间隔时间相同）被读出，参与者听到了一些可预测的句子（如“纽约不夜城”、“咖啡让我睡不着”），和一些不可预测的句子（如 “粉红色的玩具伤害了女孩”）或单词列表（“鸡蛋果冻粉红色的清醒”）及各种其他操控的词序列。

这种设计使得研究人员能够辨别出，在除去语调语音提示和统计词信息的情况下（许多人认为这是建造句子的必要条件），大脑是如何同时追踪不同层次的语言抽象概念（linguistic abstraction）——词序列（“愤怒地绿色睡觉无色的”）、短语（“愤怒地睡觉”“绿色的理念”）或句子（“无色的绿色理念愤怒地睡觉”）的。

研究结果显示，受试者的大脑能够清楚地追踪他们听到的短语的三个组成部分，反映了我们的神经元同时处理语言结构的层次：单词、短语，然后是句子。

poeppel说：“我们的研究结果显示我们必须利用头脑中的语法。在理解短语和句子之前我们的大脑锁定了每一个单词。这动态揭示出我们在处理语言过程中经历了基于语法的构建。”

研究人员指出，当前研究获得的是一个有争议的结论，因为抽象的、分层的、基于语法的结构构建这一观点相当的不受欢迎。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Cortical tracking of hierarchical linguistic structures in connected speech

The most critical attribute of human language is its unbounded combinatorial nature: smaller elements can be combined into larger structures on the basis of a grammatical system, resulting in a hierarchy of linguistic units, such as words, phrases and sentences. Mentally parsing and representing such structures, however, poses challenges for speech comprehension. In speech, hierarchical linguistic structures do not have boundaries that are clearly defined by acoustic cues and must therefore be internally and incrementally constructed during comprehension. We found that, during listening to connected speech, cortical activity of different timescales concurrently tracked the time course of abstract linguistic structures at different hierarchical levels, such as words, phrases and sentences. Notably, the neural tracking of hierarchical linguistic structures was dissociated from the encoding of acoustic cues and from the predictability of incoming words. Our results indicate that a hierarchy of neural processing timescales underlies grammar-based internal construction of hierarchical linguistic structure.

作者简介：

丁鼐
2007本科毕业于浙江大学测控技术与仪器专业。
2012年毕业于美国马里兰大学电子工程专业。
2012-2015年于美国纽约大学心理系从事博士后研究。
2015年起任浙江大学"****"特聘研究员，博士生导师。

研究领域
要回答的科学问题：脑如何编码动态感觉信息（比如语音、语言、音乐以及动态视觉信息）?
技术手段：利用现代信号处理技术分析并建模脑内电生理数据。脑内电神经过程通过脑电图、脑磁图、颅内脑电等手段获得。

论文发表及学术活动
2012-2014年于pNAS, Journal of Neuroscience, Neuron, NeuroImage等权威期刊发表论文10篇。论文发表期刊影响因子总和为55。根据Google Scholar的统计，截至2015年6月，所发表论文总共被引用290次以上。曾应邀在princeton University, Columbia University, Northeastern University等高校作报告。为pNAS, Current Biology, pLoS Biology, Journal of Neuroscience, IEEE Transactions on Biomedical Engineering, NeuroImage等高质量学术期刊审稿50余次。