挑戰！請嘗試：一邊吸氣，一邊說話。
聊天、哼曲、吼叫（?），我們幾乎每天都會進行這些發聲行為。理所當然的，我們會視發聲為平常，“以為”我們時刻都可以發聲。但一個簡單的小實驗告訴我們：至少在吸氣時，我們不能說話。
有些時候，你會發現一些人聊到興起，忍不住滔滔不絕，似乎沒有人能打斷他們。鑒于吸氣與發聲無法共存，如果他們真的停不下來說話，大概會發生把自己“聊死”這樣的慘劇。
好在，我們從沒有聽過這樣诙諧又恐怖的事件發生。畢竟人體總是會優先保障一個最基本的需求——生存。如果發現即将缺氧，那麼大腦會強迫你停止發聲，趕緊呼吸。畢竟，活着才是第一要務。
發聲與呼吸緊緊地捆綁在一起。我們似乎總是在呼氣時說話，吸氣時停止說話。因為發聲需要從肺部釋放氣流，流經喉部，迫使聲帶振動，才能發出聲音。這其中的關鍵是氣流與聲帶振動。
不過，如果仔細思考，吸氣顯然也會讓空氣流經喉嚨，為何逆向過程無法觸發聲帶振動呢？為何我們不能在吸氣時說話，擁有無時無刻喋喋不休的能力呢？為什麼我們不會“聊死”呢？
精細而複雜
要想了解前兩個問題，我們還需要更詳細地了解發聲這一過程。盡管發聲系統的複雜性因物種而異，但産生聲音的基本過程卻有着相似之處。正如前文所說，發聲需要氣流與聲帶的振動，這與喉部息息相關。
圖檔來源：Wikipedia
喉是一種古老的器官。當魚從海洋爬上陸地，演化為各種動物，這一過程遇到的一個重要問題是，需要将呼吸的空氣與攝入的食物分開。喉部的功能就像是氣管的“前廳”，其内部有一層名為會厭的軟骨，可以防止食物或者液體掉入氣管，引發窒息。而在會厭的下方，哺乳動物演化出了額外的組織褶皺，這層褶皺正是我們發聲必備的聲帶。
而要想使聲帶振動，通常需要喉部收縮，讓聲帶内收，這樣氣流通過時才能激起褶皺的振動。如果你有意識地去感受，或許能發現，當擠壓自己的喉嚨時，發出的聲調通常偏高，而努力拓寬喉嚨時，則能發出低音。這一過程其實正是在拉緊或放松聲帶，進而調節聲帶振動的頻率。
然而，當我們試圖吸氣時，為了保證吸氣的高效，喉部需要打開，也就是聲帶外展，自然無法引起聲帶振動而發聲。當然，這是在自然放松的前提下，此時我們吸氣不會感到任何滞澀。但如果你有意識地收緊喉部，同時吸氣，其實也能發出一些類似“驚呆我”的感歎聲，隻不過會感到吸氣困難而已。
圖檔來源：Wikipedia
聲帶與呼吸複雜而精細的協調運動，使動物能夠發出聲音，彼此交流。但科學家依然好奇，在涉及生命威脅時，發聲為何一定能為吸氣讓步？如何保證呼吸的優先級高于發聲呢？
主導行為的“操縱者”
無論哪一種行為，都受神經回路調控。比如，聲帶閉合或外展會受喉部運動神經元控制，而呼吸運動則由複雜的呼吸回路控制。在喉部運動和呼吸之間，顯然也存在神經回路，能無縫且絲滑地調控二者的靈活切換，且能保證呼吸回路的優先級。
為了探索這種主導行為背後的“操縱者”，美國麻省理工學院的研究團隊開始使用小鼠模型，試圖确定控制聲帶内收的神經元，并探究這些神經元會如何與呼吸回路互相作用。
小鼠的發聲，同樣需要呼氣，使氣體流經幾近閉合的聲帶。聲帶的内收會在中間留下一個非常小的小孔，當氣體穿過小孔時，就像吹口哨一樣，能讓小鼠發出超音波，來與彼此交流，這一過程也被稱為超音波發聲（ultrasonic vocalization，USV）。
研究人員知道，聲帶内收由喉部運動神經元控制，于是他們使用神經示蹤劑來繪制神經元之間的突觸連接配接，開始向後追蹤，以尋找支配它們的神經元。經過觀察，研究人員在後腦區發現，一組位于疑後核（retroambiguus nucleus，RAm，此前的研究已鎖定它與發聲有關）的運動神經元在小鼠USV期間被強烈激活。最終，研究人員鎖定了 RAm 中的一部分發聲特異性神經元，稱為 RAmVOC。
圖檔來源：原論文
當研究人員阻斷 RAmVOC神經元時，小鼠不再能發出 USV 或任何其他類型的聲音，它們的聲帶不會閉合，腹部肌肉也不會收縮。反之，當 RAmVOC神經元被激活時，小鼠的聲帶又能關閉，産生 USV，同時呼氣。而且，激活時間越長，呼氣和發聲的時間也越長。
但如果持續刺激 RAmVOC 神經元兩秒或更久，USV 就會被吸氣過程打斷。在長時間的 RAmVOC 激活過程中，小鼠會周期性地中斷發聲來吸氣。呼吸的需求明顯“蓋過”了研究人員對 RAmVOC 神經元施加的刺激。
為了找出幕後“真兇”，研究團隊繪制了那些會向 RAmVOC 神經元提供抑制信号的神經元的圖譜。由此，他們發現抑制信号大多來源于腦幹中控制呼吸節律，被稱為前包欽格複合體（preBötC）的部分。
圖檔來源：原論文
當研究人員阻斷 preBötC 與 RAmVOC 的連接配接時，小鼠很難中斷發聲來進行呼吸。與正常情況下相比，小鼠的呼吸會淺很多。而且吸氣時，小鼠還會發出嘶啞、類似哮喘的聲音。
研究表明，RAmVOC 神經元能控制聲帶内收以發出聲音，但會定期被 preBötC 抑制，進而保證呼吸順暢進行。這項研究揭示了呼吸與發聲協調運動背後的神經回路，已于今年 3 月發表于《科學》（Science）上。
回顧人類的進化，在我們與早期猿類祖先分化後，發聲器官的形狀就發生了變化。人類的嘴部開始變小，突出程度有所減少，舌頭也向下移動，将喉位拉低，使我們有了更長的脖子。這些變化都讓人類能夠無比精确地控制各種微小的肌肉，發出其他動物無法實作的複雜聲音。
但機遇總是伴随着風險。由于喉位下降，我們吃的所有食物都必須經過喉部，錯開氣管，而後進入食道。這其中的驚險在于，一旦食物走錯位置，就會發生嗆噎。似乎，這些提升我們發聲能力的結構，反而讓我們能“更有效”地窒息而亡。
為了避免這種“高效”，還請大家注意：避免在說話時急切地進食和飲水，這會大大增加嗆噎的風險；或者持續說太久，也可能導緻喉嚨疲憊，引起嗆咳。
參考文獻
[1]https://www.science.org/doi/10.1126/science.adi8081
[2]https://news.mit.edu/2024/how-brain-coordinates-speaking-and-breathing-0307
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[4]https://www.smithsonianmag.com/smart-news/scientists-discover-how-some-whales-can-sing-while-holding-their-breath-underwater-180983836/
[5]https://www.npr.org/2010/08/11/129083762/from-grunting-to-gabbing-why-humans-can-talk
[6]https://www.nature.com/articles/s41586-024-07080-1
來源：環球科學（id:huanqiukexue）