مطالعه نشان می دهد مغز ساختار جملات و عبارات را در الگوهای شلیک عصبی مختلف رمزگذاری می کند



مغز ما صداهای گفتاری دریافتی را به دانش دستور زبان پیوند می‌دهد که ماهیتی انتزاعی دارد. اما مغز چگونه ساختار جمله انتزاعی را رمزگذاری می کند؟ در یک مطالعه تصویربرداری عصبی منتشر شده در زیست شناسی PLOSمحققان موسسه روانشناسی ماکس پلانک و دانشگاه رادبود در نایمگن گزارش می دهند که مغز ساختار جملات (“گلدان قرمز است”) و عبارات (“گلدان قرمز”) را در الگوهای شلیک عصبی مختلف رمزگذاری می کند.

مغز چگونه جملات را نشان می دهد؟ این یکی از سؤالات اساسی در علوم اعصاب است، زیرا جملات نمونه ای از دانش ساختاری انتزاعی هستند که مستقیماً از طریق گفتار قابل مشاهده نیستند. در حالی که همه جملات از اجزای سازنده کوچکتری مانند کلمات و عبارات تشکیل شده اند، همه ترکیبات کلمات یا عبارات منجر به جملات نمی شوند. در واقع، شنوندگان به چیزی بیش از آگاهی از اینکه چه کلماتی با هم می‌آیند نیاز دارند: آنها برای درک یک جمله به دانش انتزاعی از ساختار زبان نیاز دارند. پس چگونه مغز روابط ساختاری را که یک جمله را تشکیل می دهد رمزگذاری می کند؟

رهبر گروه Lise Meitner، آندریا مارتین، قبلاً نظریه ای در مورد چگونگی محاسبه ساختار زبانی مغز بر اساس شواهد شبیه سازی رایانه ای داشت. برای آزمایش بیشتر این مدل «مبتنی بر زمان» ساختار زبان، که به همراه لئونیداس دوماس از دانشگاه ادینبورگ ایجاد شد، مارتین و همکارانش از EEG (الکتروانسفالوگرافی) برای اندازه‌گیری پاسخ‌های عصبی از طریق پوست سر استفاده کردند. در همکاری با نویسنده اول و کاندیدای دکترا، فن بای و مدیر MPI، Antje Meyer، او تصمیم گرفت تا بررسی کند که آیا مغز به جملات و عبارات واکنش متفاوتی نشان می‌دهد و آیا این می‌تواند به چگونگی رمزگذاری ساختار انتزاعی توسط مغز اشاره کند.

محققان مجموعه ای از عبارات گفتاری هلندی (مانند د سوار واس «گلدان قرمز») و جملات (مانند د واس رود است «گلدان قرمز است»)، که از نظر مدت و تعداد هجاها یکسان و از نظر معنی بسیار شبیه بودند. آنها همچنین تصاویری با اشیاء (مانند گلدان) در پنج رنگ مختلف ایجاد کردند. در این آزمایش 15 نفر بزرگسال بومی زبان هلندی شرکت کردند. برای هر محرک گفتاری، از آنها خواسته شد تا یکی از سه کار را به ترتیب تصادفی انجام دهند. اولین کار مربوط به ساختار بود، زیرا شرکت کنندگان باید با فشار دادن یک دکمه تصمیم می گرفتند که آیا یک عبارت را شنیده اند یا یک جمله. تکلیف دوم و سوم مربوط به معنا بودند، زیرا شرکت کنندگان باید تصمیم می گرفتند که آیا رنگ یا شی محرک گفتاری با تصویر بعدی مطابقت دارد یا خیر.

همانطور که از شبیه‌سازی‌های محاسباتی انتظار می‌رفت، الگوهای فعال‌سازی نورون‌ها در مغز برای عبارات و جملات، هم از نظر زمان‌بندی و هم از نظر قدرت اتصالات عصبی متفاوت بود. “یافته های ما نشان می دهد که چگونه مغز با استفاده از زمان بندی و اتصال الگوهای شلیک عصبی، گفتار را به ساختار زبانی جدا می کند. این سیگنال‌ها از مغز، مبنای جدیدی برای تحقیقات آینده در مورد چگونگی ایجاد زبان توسط مغز ما فراهم می‌کنندمارتین می گوید.علاوه بر این، مکانیسم مبتنی بر زمان می‌تواند در اصل برای سیستم‌های یادگیری ماشینی استفاده شود که با درک زبان گفتاری به منظور نمایش ساختار انتزاعی، چیزی که سیستم‌های ماشینی در حال حاضر با آن مبارزه می‌کنند، ارتباط دارند. ما مطالعات بیشتری در مورد چگونگی استفاده مغز از دانش ساختار انتزاعی و اطلاعات آماری قابل شمارش، مانند احتمالات انتقالی بین واحدهای زبانی، در طول درک زبان گفتاری انجام خواهیم داد.

منبع:

موسسه روانشناسی ماکس پلانک

مرجع مجله:

بای، اف. و همکاران (2022) دینامیک عصبی عبارات و جملات را در طول درک زبان گفتاری کدگذاری متفاوتی می کند. زیست شناسی PLOS. doi.org/10.1371/journal.pbio.3001713.



منبع