Jak mozek vyplňuje mezery jazyka

Nová studie ukazuje, že když dokončíte věty svého manžela nebo odpovíte na otázku typu „nevyplňujte“, zapojujete mozkovou předávací stanici pro vzpomínky.

Podle vědců z Kalifornské univerzity v Berkeley je to oblast, kterou až dosud vědci studující jazyk z velké části zanedbávali.

Zatímco mluvení a porozumění jazyku očividně čerpají z našich vzpomínek, většina studií pohlíží na jazyk a paměť jako na samostatné funkce mozku a ignoruje jakékoli propojení, poznamenávají vědci.

Ve svém novém experimentu berkeleyští psychologové ukazují, že paměť a jazyk jsou hluboce propojeny prostřednictvím hipokampu, který hraje klíčovou roli v asociacích paměti.

Hippocampus, který se nachází ve středu mozku, funguje jako směrovač, který spojuje související vzpomínky - například barvu, tvar, pocit, vůni a chuť pomeranče - takže můžeme vytvářet asociace.

Role hipokampu při spojování příchozích slov s uloženými znalostmi je podle vědců nezbytná při porozumění a generování významu vět.

Nedávno bylo oznámeno, že pacienti s poškozením hipokampu měli přesně ten druh příznaků, jaký by člověk očekával, pokud by byl hipokampus zapojen do jazykových asociací: Problémy, které se navzájem týkají významů slov a extrakce kontextuálních informací z vět a diskurzu, uvedli vědci.

"Spojení mezi jazykem a hipokampem by mohlo být vysvětlením některých jazykových deficitů, které vidíme u pacientů, kteří nemají poškození jazykových oblastí mozku," uvedla bývalá postgraduální kolegyně z University of California, Berkeley, Vitória Piai, nyní vědecký pracovník na Radboud University v Nijmegenu v Nizozemsku.

"Myslím, že jakmile začneme studovat jazyk, jak se to děje v reálném životě, zjistíme, že hipokampus dělá více ve službách jazyka, než jsme si mysleli dříve."

Pro svou studii vědci zaznamenali neuronální aktivitu pomocí elektrod vložených do hipokampu 12 lidí, když slyšeli výplně prázdných vět se zřejmou odpovědí: „Například zametl podlahu ________“.

U většiny subjektů hipokampus vykazoval vysoce synchronizovanou aktivitu, když se během slyšení vět zaměřil na správnou odpověď, ale předtím, než se zobrazil obrázek odpovědi. To bylo znamením, že region vytváří asociace v celém mozku, aby přišel se správným slovem: V tomto případě koště, vysvětlili vědci.

Podle Piaiho záznam hlubokého mozku zachycuje milisekundy po milisekundových výstřelech neuronů a ukazuje přesně, jak mozek jedná s jazykem v reálném čase.

Jazykové studie nejčastěji využívají funkční magnetickou rezonanci (fMRI), která měří tok kyslíku v mozku, což je pomalý proces, který vědcům neumožňuje měřit aktivity, které probíhají za zlomek sekundy.

"Studie s fMRI ukazují, kde by věci mohly být spojeny, ale neříká vám, jak mozek tyto věci spojuje," řekl Piai.

"Myslím, že k otázce„ jak “se dostanete, až když začnete používat elektrofyziologii, která má přímější vztah k nervové aktivitě signálu, než má odkysličená krev.Tento experiment je tak vzrušující kvůli možnosti, že začneme rozumět jazyku a paměti integrovaněji, začneme to zkoumat tak, jak se to skutečně děje. “

"Jazyk je něco, co bylo klasicky považováno za vyvíjející se a vyskytující se v kůře, což je důvod, proč máme jazyk a krysy ne," řekl spoluautor Robert Knight, Kalifornská univerzita, profesor psychologie v Berkeley a bývalý vedoucí Helen Wills Neuroscience Institute.

"Navzdory skutečnosti, že je známo, že hipokampální oblast střední části spánkového laloku souvisí s prostorovou a verbální pamětí u lidí, byla tato dvě pole jako lodě běžící v mlze, aniž by si uvědomily, že tam druhá loď je." “

V nové studii provedené u pacientů s epilepsií, kteří podstoupili studie intrakraniálních elektrod na University of California, Irvine Medical Center a Stanford University Medical Center za účelem zjištění zdroje jejich abnormální mozkové aktivity, Piai využil známého behaviorálního efektu k prozkoumání zapojení hipokampu do jazyka. Zaznamenávala pouze z neepileptické hemisféry mozku.

Předchozí studie jazyka ukázaly, že lidé vyplňují mezeru rychleji, když má věta pouze jednu zjevnou odpověď - „Zamkla dveře například ________“, než když má věta mnoho možných odpovědí, například „Přišla tady s ________. “

V nové studii subjekty slyšeli šestislabičné věty, po nichž následovala pauza a poté krátký záblesk obrázku odpovědi. Subjekty byly požádány, aby obrázek pojmenovaly.

U 10 z 12 subjektů způsobily pouze omezené věty - ty s jedinou zřejmou odpovědí - výbuch hipů synchronizovaného theta v hipokampu, což je aktivita charakteristická pro hipokampus, když vytváří paměťovou asociaci.

"Vitória ukázala, že když nahráváte přímo z lidské hipokampální oblasti, jak se věta stává více omezující, hipokampus se stává aktivnějším, což v podstatě předpovídá, co se stane," řekl Knight. "Hipokampus začal budovat rytmickou aktivitu theta, která souvisí s přístupem do paměti a zpracováním paměti."

V průběhu let Knight a další studovali mozkovou aktivitu pomocí elektrod na povrchu mozku, takzvanou elektrokortiografii nebo vloženou do mozku, nazývanou intrakraniální záznam, a prokázali, že paměťové neurony vibrují mezi jedním a 80 cykly za sekundu. Neurony představující přidružené paměti však vibrují s „theta“ rytmem v rozmezí čtyř až osmi cyklů za sekundu.

Jedna teorie spočívá v tom, že když je spuštěn jeden z těchto přidružených neuronů, všechny vibrují stejnou frekvencí současně, což nám umožňuje vybavit si související paměti. Vůně pomeranče spouští obraz v mysli, chuť a vůně pomeranče a jakékoli pozitivní nebo negativní emoce spojené s pomeranči.

Podobně omezená věta by postupně vytvářela synchronizované vibrace mezi souvisejícími vzpomínkami. U věty „Zametl podlahu ________“ spouští „zametl“ a „podlaha“ synchronizované vibrace v různých souborech neuronů kódujících související paměti, překrývající se s jediným slovem úzce souvisejícím s oběma: „koště“.

Piai má podezření, že když slyšíme neomezené věty, slova nevyvolávají žádné související nebo překrývající se asociace.

Nové nálezy by mohly otevřít zcela novou oblast studia s intrakraniálními záznamy, aby se prozkoumaly podrobnosti spojení mezi jazykem a pamětí, řekl Knight.

"Tato studie ukazuje, že paměť přispívá, jak se věta vyvíjí v čase;" je součástí našeho jazykového systému v reálném čase, nikoli otrokem jazykového systému, “řekl.

Studie byla zveřejněna v časopise Sborník Národní akademie věd.

Zdroj: University of California Berkeley