Ученые выяснили, как мозг обеспечивает хранение словарного запаса человека и это знание позволило им даже угадывать слова, загаданные испытуемым внутри томографа.
Специалисты Университета Каренги-Меллон (США) провели серию экспериментов с использованием магнитно-резонансного томографа (МРТ). При помощи прибора, регистрирующего активность разных участков мозга, ученые смогли получить информацию о работе мозга и процессах извлечения из памяти разных слов. Эти данные, проливающие свет на тайну речи и языка, пригодятся как нейролингвистам, так и медикам, которые ищут способы лечения нарушений речи.
Тяжелая доля лингвистов
Языком добровольцев, принявших участие в опытах, был английский. Это важно отметить, так как от русского он существенно отличается как грамматикой, так и морфологией. Впрочем, свои особенности есть в китайском, венгерском и других языках, а также в иврите, хинди, языке маори и т. д.
Например, существительное «пила» в русском языке обозначает инструмент столяра, а глагол «пила» сообщает, что в прошедшем времени лицо женского рода принимало внутрь жидкость. «Пила упала с верстака на пол» и «кошка пила воду из миски» – у одинакового слова разный смысл в предложении. Так как быть с такими случаями? И что делать с многозначными существительными вроде «косы»? На все эти вопросы у физиологов и лингвистов пока нет окончательных ответов, и потому эксперименты ставятся в несколько упрощенном виде. В работе, опубликованной на страницах PLoS One, нейролингвисты описывают опыт с использованием всего 60 существительных.
Ученые отобрали 60 слов, обозначающих разные физические объекты, убрав тем самым абстрактные понятия вроде «буквы» или «совести» и избавившись по возможности от многозначности. Выбранные слова показывали испытуемым, а исследователи при помощи томографа отмечали, какие области мозга активировались в ответ. Разумеется, искать участок, отвечающий только за конкретное слово и ни за что иное, было бы по меньшей мере странно (если на каждое слово будет выделен видимый в томограф кусочек мозга, то словарный запас придется сильно ограничить!), поэтому нейролингвисты определяли области, связанные скорее с хранением определенных групп слов.
Том первый, в пяти частях
Гипотеза о том, что за разные группы существительных отвечают разные участки мозга, выдвигалась учеными и ранее. Но вот как именно выделяются эти группы, было не очень понятно. Бумажные словари, например, часто делают в нескольких томах, по алфавиту, а иногда выпускают один общий словарь и несколько специализированных, с экономическими или научными терминами. Хранит ли мозг существительные с разбиением их по смыслу? Или, к примеру, выделяет отдельно слова с преобладанием гласных или согласных букв? А может, и вовсе упорядочивает их по времени, выделяя отдельно выученное в детстве и изученное позже?
Группа нейролингвистов и специалистов в экспериментах с использованием томографа проверяла предположение о том, что слова сгруппированы все-таки по смыслу. И в ходе обработки результатов исследования выяснилось, что эта гипотеза верна: ученым удалось зафиксировать три области, которые активировались только при определенных словах.
Согласно выводам исследователей, мозг использует три признака для сортировки существительных, обозначающих физические объекты. Это предметы, которые каким-то образом можно использовать руками (молоток, к примеру), съедобные объекты и укрытия. Слово «квартира», например, попадает в «укрытия», и при этом активируются другой набор областей, а не слова вроде»морковки» или «мяча». Созданные исследователями алгоритмы выделения активных областей на томограммах (задача довольно непростая, так как на распознавание слов накладываются другие мыслительные процессы) позволили выделить пять зон, связанных со «словарем орудий».
Результаты исследования позволили ученым сделать и еще несколько интересных выводов. Так, при помощи томографа ученые смогли предсказать с вероятностью 86% (это не абсолютная, но довольно высокая вероятность), о каком из 60 заданных слов думает испытуемый в определенный момент. И это весьма впечатляющий аргумент в пользу корректности выводов нейролингвистов. Более того, исследователи еще и смогли предугадать реакцию мозга на слово из той же категории, но еще не увиденное испытуемым, что, согласитесь, тоже добавляет веса их выводам.
Что дальше? До непосредственного применения в клиниках открытия нейролингвистов пока еще далеко – например, в целях поиска и восстановления поврежденных участков мозга или в компьютерных технологиях, когда специальный шлем угадывает загаданное слово и выдает его на экран, позволяя печатать без клавиатуры. Но ведь еще и 100 лет назад про работу мозга было известно крайне мало, а физиологи вообще не представляли себе, как передаются нервные импульсы… Так что век – это для науки почти что мгновение.