Як мозок заповнює порожні мови

Нове дослідження показує, що коли ви закінчуєте речення свого подружжя або відповідаєте на незаповнене запитання, ви залучаєте ретрансляційну станцію мозку для спогадів.

Це область, якою до цього часу в основному нехтували вчені, які вивчають мову, на думку дослідників з Каліфорнійського університету в Берклі.

Хоча мова і розуміння мови, очевидно, спираються на наші спогади, більшість досліджень розглядають мову і пам'ять як окремі функції мозку, ігноруючи будь-які взаємозв'язки, зазначають дослідники.

У своєму новому експерименті психологи з Берклі показують, що пам’ять і мова тісно пов’язані через гіпокамп, який відіграє ключову роль в асоціаціях пам’яті.

Розташований у центрі мозку, гіпокампу діє як маршрутизатор, щоб зв’язати пов’язані спогади - наприклад, колір, форму, відчуття, запах та смак апельсина - так що ми можемо об’єднуватись.

На думку дослідників, роль гіпокампу у співвідношенні вхідних слів із збереженими знаннями необхідна для розуміння та формування значення речення.

Нещодавно повідомлялося, що пацієнти з пошкодженням гіпокампа мали саме такі симптоми, яких можна було б очікувати, якби гіпокамп був залучений до мовних асоціацій: проблеми, пов'язані між собою значеннями слів та вилучення контекстуальної інформації із речень та дискурсу, зазначають дослідники.

"Зв'язок між мовою та гіпокампом може бути поясненням деяких мовних дефіцитів, які ми спостерігаємо у пацієнтів, які не мають пошкодження мовних зон мозку", - заявила колишній співробітник Каліфорнійського університету, Берклі, докторант Віторія Піаї. старший науковий співробітник Університету Радбуда в Неймегені, Нідерланди.

"Я думаю, що як тільки ми почнемо вивчати мову, як це відбувається в реальному житті, ми виявимо, що гіпокамп робить більше на службу мові, ніж ми думали раніше".

Для свого дослідження вчені реєстрували нейрональну активність за допомогою електродів, вставлених у гіпокампу 12 людей, коли вони чули заповнені речення з очевидною відповіддю: "Він, наприклад, підмітав підлогу ________".

У більшості випробовуваних гіпокамп демонстрував високо синхронізовану активність, коли вони призначали правильну відповідь під час прослуховування речень, але перед тим, як відображалася картина відповіді. Це було знаком того, що регіон створює асоціації у всьому мозку, щоб придумати правильне слово: у цьому випадку, мітлу, пояснили дослідники.

За словами Піая, запис глибокого мозку фіксує мілісекунду за мілісекундою стрільби нейронів, показуючи, як саме мозок має справу з мовою в реальному часі.

Дослідження мов найчастіше використовують функціональну магнітно-резонансну томографію (фМРТ), яка вимірює потік кисню в мозку, повільний процес, який не дозволяє дослідникам вимірювати діяльність, що відбувається за частку секунди, уточнила вона.

"Дослідження за допомогою фМРТ показують, де речі можуть бути пов'язані, але це не говорить вам, як мозок поєднує ці речі", - сказав Піай.

“Я думаю, що ви можете дійти до питання“ як ”лише після того, як ви почнете користуватися електрофізіологією, яка має більш прямий зв’язок з нервовою активністю в сигналі, ніж дезоксигенована кров.Цей експеримент настільки захоплюючий через можливість, що ми почнемо розуміти мову та пам’ять більш інтегровано, почнемо вивчати це так, як це справді відбувається ”.

"Мова - це те, що класично розглядалося як еволюціонує і відбувається в корі, саме тому у нас мова, а у щурів немає", - сказав співавтор Роберт Найт, Каліфорнійський університет, професор психології в Берклі та колишній керівник Інститут неврології Хелен Уіллз.

«Незважаючи на те, що область гіпокампа медіальної частини скроневої частки, як відомо, пов’язана з просторовою та словесною пам’яттю у людей, ці два поля були схожі на кораблі, що бігли в тумані, не знаючи, що там знаходиться інший корабель. "

У новому дослідженні, проведеному у пацієнтів з епілепсією, які проходили дослідження внутрішньочерепних електродів в Університеті Каліфорнії, Медичному центрі Ірвіна та Медичному центрі Стенфордського університету, щоб визначити джерело їх ненормальної мозкової діяльності, Піай скористався відомим поведінковим ефектом для дослідження участь гіпокампу в мові. Вона реєструвала лише з неепілептичної півкулі мозку.

Попередні дослідження мови показали, що люди заповнюють поле швидше, коли в реченні є лише одна очевидна відповідь - наприклад, "Вона замкнула двері ________", ніж тоді, коли в реченні є багато можливих відповідей, таких як "Вона прийшла тут з ________. "

У новому дослідженні випробовувані чули шестискладові речення, після чого пауза, а потім короткий спалах зображення відповіді. Випробовуваних попросили назвати картину.

У 10 з 12 предметів лише обмежені речення - ті, що мають одну очевидну відповідь - спричинили сплеск синхронізованих тета-хвиль в гіпокампі, характерну для гіпокампу активність, коли вона пов’язує пам’ять.

"Віторія показала, що коли ви записуєте безпосередньо з області гіпокампа людини, коли вирок стає більш стримуючим, гіпокамп стає більш активним, в основному передбачаючи, що буде", - сказав Найт. "Гіпокамп почав створювати ритмічну тета-діяльність, яка пов'язана з доступом до пам'яті та обробкою пам'яті".

Протягом багатьох років Найт та інші вивчали діяльність мозку за допомогою електродів на поверхні мозку, так звану електрокортіокографію або вставлену в мозок, що називається внутрішньочерепним записом, і показали, що нейрони пам'яті вібрують від одного до 80 циклів в секунду. Нейрони, що представляють пов'язані спогади, вібрують з ритмом "тета" в діапазоні від чотирьох до восьми циклів в секунду.

Одна з теорій полягає в тому, що коли спрацьовує один з цих асоційованих нейронів, усі ті, що вібрують з однаковою частотою, стріляють одночасно, даючи нам згадати пов’язані спогади. Запах апельсина викликає у свідомості картину, смак і запах апельсина, а також будь-які позитивні чи негативні емоції, пов’язані з апельсинами.

Подібним чином обмежене речення поступово створюватиме синхронізовані вібрації серед споріднених спогадів. Для речення "Він підмітав підлогу ________", "підмітав" і "підлогу" спрацьовували синхронізовані вібрації в різних наборах нейронів, що кодують споріднені спогади, перекриваючись єдиним словом, тісно пов'язаним з обома: "мітла".

Піай підозрює, що коли ми чуємо необмежені речення, слова не викликають жодних пов’язаних або перекриваючих асоціацій.

Нові висновки можуть відкрити цілу нову область досліджень із внутрішньочерепними записами для вивчення деталей зв'язку між мовою та пам'яттю, сказав Найт.

“Це дослідження показує, що пам’ять сприяє тому, що речення розвивається в часі; це частина нашої мовної системи в режимі реального часу, а не раб мовної системи », - сказав він.

Дослідження було опубліковане в журналі Праці Національної академії наук.

Джерело: Каліфорнійський університет у Берклі