Kaip smegenys užpildo kalbos blankus

Naujas tyrimas rodo, kad kai baigsite sutuoktinio sakinius ar atsakysite į užpildytą klausimą, jūs įtraukiate smegenų relės stotį prisiminimams.

Pasak Kalifornijos universiteto (Berkeley) mokslininkų, tai yra sritis, kurios iki šiol kalbos studijavę mokslininkai buvo labai apleisti.

Nors kalbėdami ir suprasdami kalbą, akivaizdžiai remdamiesi mūsų prisiminimais, dauguma tyrimų kalba ir atmintyje yra atskiros smegenų funkcijos, ignoruojant bet kokį tarpusavio ryšį, pažymi mokslininkai.

Savo naujame eksperimente Berkeley psichologai rodo, kad atmintis ir kalba yra glaudžiai susiję per hipokampą, kuris vaidina pagrindinį vaidmenį atminties asociacijose.

Smegenų centre esantis hipokampas veikia kaip maršrutizatorius, susiejantis susijusius prisiminimus - pavyzdžiui, apelsino spalvą, formą, pojūtį, kvapą ir skonį - taip, kad sugebėtume užmegzti asociacijas.

Pasak mokslininkų, hipokampo vaidmuo susiejant gaunamus žodžius su kaupiamomis žiniomis yra būtinas norint suprasti ir generuoti sakinio prasmę.

Neseniai buvo pranešta, kad hipokampo pažeidimais sergantiems pacientams būdingi būtent tokie simptomai, kokių galima tikėtis, jei hipokampas būtų susijęs su kalbų asociacijomis: problemos, susijusios su žodžių reikšmėmis tarpusavyje ir kontekstinės informacijos išskyrimu iš sakinių ir diskurso, teigė mokslininkai.

„Kalbos ir hipokampo ryšys galėtų paaiškinti kai kuriuos kalbos trūkumus, kuriuos matome pacientams, neturintiems žalos smegenų kalbos sritims“, - sakė buvusi Kalifornijos universiteto Berkeley doktorantė Vitória Piai. vyresnysis mokslo darbuotojas Radboudo universitete Nijmegene, Nyderlanduose.

„Manau, kad pradėję studijuoti kalbą, kaip tai vyksta realiame gyvenime, pastebėsime, kad hipokampas kalba tarnauja daugiau, nei manėme anksčiau.“

Savo tyrimui mokslininkai užfiksavo neuronų veiklą, naudodami elektrodus, įterptus į 12 žmonių hipokampą, kai jie girdėjo užpildytus tuščius sakinius su akivaizdžiu atsakymu: „Jis nušlavė grindis ________“.

Daugumoje tiriamųjų hipokampas demonstravo labai sinchronizuotą veiklą, nes klausydamiesi sakinių jie pataikė į teisingą atsakymą, tačiau prieš tai nebuvo pateiktas atsakymo paveikslėlis. Tai buvo ženklas, kad regionas visose smegenyse užmezga asociacijas, kad sugalvotų tinkamą žodį: Šiuo atveju šluota, paaiškino tyrėjai.

Pasak Pių, giluminis smegenų įrašas užfiksuoja milisekundes milisekundėmis neuronų šaudymo metu, tiksliai parodydamas, kaip smegenys realiai susidoroja su kalba.

Kalbos studijose dažniausiai naudojamas funkcinis magnetinio rezonanso tyrimas (fMRI), kuris matuoja deguonies srautą smegenyse - lėtą procesą, kuris neleidžia tyrėjams matuoti per sekundės dalį vykstančios veiklos, - išdėstė ji.

"Tyrimai su fMRI rodo, kur viskas gali būti susiję, tačiau tai jums nepasako, kaip smegenys sujungia šiuos dalykus", - sakė Piai.

„Manau, kad prie klausimo„ kaip “galima patekti tik pradėjus naudoti elektrofiziologiją, kuri yra tiesiogiai susijusi su signalo nervine veikla nei deguonies neturintis kraujas.Šis eksperimentas yra toks jaudinantis dėl galimybės, kad pradėsime integruotiau suprasti kalbą ir atmintį, pradėsime ją nagrinėti taip, kaip tai iš tikrųjų vyksta “.

„Kalba yra tai, kas klasikiniu požiūriu laikoma besivystančia ir atsirandančia žievėje, todėl mes turime kalbą, o žiurkės - ne“, - sakė bendraautorius Robertas Knightas iš Kalifornijos universiteto, Berkeley psichologijos profesorius ir buvęs Helen Wills neurologijos institutas.

„Nepaisant to, kad laikinosios skilties medialinės dalies hipokampo sritis yra gerai susijusi su erdvine ir žodine žmonių atmintimi, abu laukai buvo tarsi rūke plaukiantys laivai, nežinodami, kad ten yra kitas laivas. “

Naujame tyrime, atliktame pacientams, sergantiems epilepsija, kuriems buvo atlikti intrakranijiniai elektrodų tyrimai Kalifornijos universitete, Irvine medicinos centre ir Stanfordo universiteto medicinos centre, siekiant nustatyti jų nenormalios smegenų veiklos šaltinį, Piai pasinaudojo gerai žinomu elgesio efektu, kad ištirtų hipokampo įsitraukimas į kalbą. Ji įrašė tik iš ne epilepsijos smegenų pusrutulio.

Ankstesni kalbos tyrimai parodė, kad žmonės tuščią vietą užpildo greičiau, kai sakinys turi tik vieną akivaizdų atsakymą - „Pavyzdžiui, ji užrakino duris ________“, nei tada, kai sakinyje yra daug galimų atsakymų, pavyzdžiui, „Ji atėjo čia su ________. “

Naujajame tyrime tiriamieji išgirdo šešių skiemenų sakinius, po kurių darė pauzę, o po to trumpai mirktelėjo atsakymo nuotrauka. Tiriamųjų buvo paprašyta pavadinti paveikslą.

10 iš 12 tiriamųjų tik suvaržyti sakiniai - turintys vienintelį akivaizdų atsakymą - sukėlė sinchronizuotų teta bangų pliūpsnį hipokampe - tai hipokampui būdinga veikla, kai jis susieja atmintį.

„Vitória parodė, kad įrašant tiesiai iš žmogaus hipokampo srities, kai sakinys tampa griežtesnis, hipokampas tampa aktyvesnis, iš esmės numatydamas, kas nutiks“, - sakė Knightas. "Hipokampas pradėjo kurti ritminę teta veiklą, susijusią su atminties prieiga ir atminties apdorojimu."

Per daugelį metų Knightas ir kiti tyrė smegenų veiklą naudodami elektrodus ant smegenų paviršiaus, vadinamąją elektrokortikografiją arba įdėdami į smegenis, vadinamą intrakranijiniu registravimu, ir parodė, kad atminties neuronai vibruoja nuo vieno iki 80 ciklų per sekundę. Neuronai, vaizduojantys susijusius prisiminimus, vibruoja „teta“ ritmu nuo keturių iki aštuonių ciklų per sekundę.

Viena teorija yra ta, kad kai suveikia vienas iš šių susijusių neuronų, visi tuo pačiu dažniu vibruojantys laužo vienu metu, todėl galime prisiminti susijusius prisiminimus. Apelsino kvapas sukelia vaizdą mintyse, apelsino skonį ir kvapą bei bet kokias teigiamas ar neigiamas emocijas, susijusias su apelsinais.

Panašiai suvaržytas sakinys palaipsniui sukurs sinchronizuotą vibraciją tarp susijusių prisiminimų. Dėl sakinio „Jis nušlavė grindis ________“, „nušluotas“ ir „grindis“ sukėlė sinchronizuotas vibracijas skirtinguose neuronų rinkiniuose, užkoduojančiuose susijusius prisiminimus, sutampančius su vieninteliu žodžiu, glaudžiai susijusiu su abiem: „šluota“.

Piai įtaria, kad išgirdę nevaržomus sakinius, žodžiai nekelia jokių susijusių ar sutampančių asociacijų.

Naujos išvados gali atverti visiškai naują tyrimo sritį su intrakranijiniais įrašais, kad būtų galima išsiaiškinti kalbos ir atminties ryšio detales, sakė Knightas.

„Šis tyrimas rodo, kad atmintis prisideda, kai sakinys vystosi laike; tai yra realiojo laiko mūsų kalbos sistemos dalis, o ne kalbos sistemos vergas “, - sakė jis.

Tyrimas buvo paskelbtas žurnale Nacionalinės mokslų akademijos darbai.

Šaltinis: Kalifornijos Berkeley universitetas