当平克·弗洛伊德(Pink Floyd)的《墙上的另一块砖，第一部分》(Another Brick in the Wall, Part 1)的和弦回荡在手术室里时，奥尔巴尼医疗中心(Albany Medical Center)的神经科学家们认真地记录着接受癫痫手术的患者脑部电极的活动。
我们的目标吗?捕捉大脑中与音乐属性(音调、节奏、和声和歌词)相协调的区域的电活动，看看它们是否能重建病人听到的内容。
十多年后，加州大学伯克利分校(University of California, Berkeley)的神经科学家对29名此类患者的数据进行了详细分析，得出的答案显然是肯定的。
“All in All it was just a brick in The wall”这句话在这首重新编排的歌曲中清晰地出现了，节奏完好无损，歌词含糊不清，但却清晰可辨。这是研究人员第一次从大脑录音中重建出可识别的歌曲。
重建显示了记录和翻译脑电波以捕捉语音的音乐元素以及音节的可行性。在人类中，这些被称为韵律的音乐元素——节奏、重音、重音和语调——承载着单词本身无法传达的含义。
因为这些颅内脑电图(iEEG)记录只能从大脑的表面进行——尽可能接近你的听觉中心——没有人会在短时间内偷听你头脑中的歌曲。
但对于那些有交流障碍的人来说，无论是由于中风还是瘫痪，这种来自大脑表面电极的记录可以帮助重现语言的音乐性，这是今天机器人式的重建所缺少的。
“这是一个奇妙的结果，”神经学家、加州大学伯克利分校海伦·威尔斯神经科学研究所心理学教授罗伯特·奈特(Robert Knight)说，他与博士后研究员卢多维奇·贝利尔(Ludovic Bellier)一起进行了这项研究。“对我来说，音乐有一件事就是它有韵律和情感内容。随着整个脑机接口领域的发展，这给了你一种方法，将音乐性添加到未来的大脑植入物中，为那些需要它的人，那些患有肌萎缩侧索硬化症或其他致残的神经系统或发育障碍，影响语言输出的人。它不仅能让你解码语言内容，还能解码语言的韵律内容和情感。我认为这是我们真正开始破解密码的地方。”
随着大脑记录技术的进步，也许有一天不需要打开大脑就能进行这样的记录，也许可以使用附着在头皮上的敏感电极。奈特说，目前，头皮脑电图可以测量大脑活动，从一串字母中检测出单个字母，但这种方法至少需要20秒才能识别一个字母，这使得交流变得费力和困难。
“目前，非侵入性技术还不够准确。让我们希望，对于病人来说，在未来，我们可以，仅仅通过放置在头骨外面的电极，就能以良好的信号质量读取大脑深层区域的活动。但我们离那还很远。”
Bellier、Knight和他们的同事今天在《公共科学图书馆·生物学》杂志上报告了这一结果，并指出他们“在我们理解人类大脑中音乐处理的过程中又增加了一块砖”。
读心术?还没有。
目前用于帮助无法说话的人进行交流的脑机接口可以解码单词，但产生的句子具有机器人的质量，类似于已故的斯蒂芬·霍金使用语音生成设备时发出的声音。
“现在，这项技术更像是大脑的键盘，”贝利耶说。“你不能从键盘上读出你的想法。你需要按下按钮。它发出一种机械的声音;我所说的表达自由肯定更少了。”
贝利耶应该知道。他从小就玩音乐——鼓、古典吉他、钢琴和贝斯，曾在一个重金属乐队演出。当奈特邀请他研究语言的音乐性时，贝利耶说:“当我得到这个提议时，我肯定很兴奋。”
2012年，奈特、博士后布莱恩·帕斯利(Brian Pasley)和他们的同事首次从大脑活动的录音中重建了一个人听到的单词。
最近，其他研究人员在奈特的工作上更进一步。加州大学旧金山分校(UC San Francisco)的神经外科医生埃迪·张(Eddie Chang)是2012年那篇论文的资深合著者，他记录了与下巴、嘴唇和舌头运动相关的大脑运动区域发出的信号，以重建瘫痪患者的言语，并将这些话语显示在电脑屏幕上。
这项工作于2021年报道，使用人工智能来解释患者试图根据50个单词发出一个句子的大脑记录。
虽然Chang的技术被证明是成功的，但新的研究表明，从大脑的听觉区域(处理声音的所有方面)进行记录，可以捕捉到语言的其他方面，这些方面在人类交流中很重要。
贝利尔补充说:“从更接近声音声学的听觉皮层解码，而不是从更接近产生语音声学的运动皮层解码，这是非常有前途的。”“这将为解码的内容增添一些色彩。”
在这项新研究中，贝利耶重新分析了2012年和2013年获得的大脑录音，当时给患者播放了Pink Floyd 1979年专辑《the Wall》中约3分钟的歌曲片段。他希望超越以往的研究，即测试解码模型是否可以识别不同的音乐作品和流派，通过基于回归的解码模型来真正重建音乐短语。
贝利耶强调，这项研究利用人工智能解码大脑活动，然后对一个复制品进行编码，而不仅仅是创造了一个合成语音的黑匣子。他和他的同事们还能够精确定位大脑中与检测节奏有关的新区域，比如吉他的弹响，并发现听觉皮层的某些部分——位于耳朵后面和上面的颞上回——对声音或合成器的开始做出反应，而其他区域对持续的声音做出反应。
研究人员还证实，右脑比左脑更能适应音乐。
“语言更多是左脑的事。音乐更具分散性，偏向右倾，”奈特说。
贝利尔说:“目前还不清楚音乐刺激是否也会如此。”“所以我们在这里证实，这不仅仅是一个特定于语言的事情，而是听觉系统及其处理语言和音乐的方式的更基本的事情。”
奈特正在进行一项新的研究，以了解大脑回路，这些回路使一些因中风或脑损伤而失语症的人在找不到语言表达自己的时候，能够通过唱歌来交流。
这篇论文的其他共同作者是Helen Wills神经科学研究所的博士后研究员Ana?s Llorens和dacimborah Marciano，佛罗里达大学的Aysegul Gunduz，以及纽约奥尔巴尼医学院和华盛顿大学的Gerwin Schalk和Peter Brunner，他们捕捉到了大脑的记录。
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