Ученые научились читать мысли. В мерцании отдельных клеток мозга обнаружены значения слов

Слова и их значения играют центральную роль в нашем существовании. Но то, как множество клеток, составляющих человеческий мозг, воспринимают абстрактные шумы или символы и преобразуют их во что-то со смыслом, долгое время было загадкой.

Новые методы, позволяющие отслеживать активность мозга вплоть до отдельного нейрона, теперь позволяют точно определить, где в нашем сознании происходит эта звуковая трансляция.

«Люди обладают исключительной способностью извлекать тонкие смыслы из языка. Когда мы слушаем речь, мы можем понять значение десятков тысяч слов и делать это без проблем, несмотря на удивительно разнообразные концепции и темы, — говорит нейробиолог Гарвардского университета Зив Уильямс. — Мы… хотели выяснить, как люди способны обрабатывать столь разнообразные значения во время естественной речи и благодаря чему мы можем быстро понимать значения слов в широком спектре предложений, историй и повествований».

Нейробиологи Гарвардского университета Мохсен Джамали и Бенджамин Грэннан с коллегами  использовали вольфрамовые микроэлектродные матрицы «лаборатория на чипе» и нейропиксели для регистрации активности мозга на клеточном уровне в префронтальной коре 13 участников, пока те  слушали отдельные предложения и истории.

Исследователям потребовалось зарегистрировать на удивление мало нейронов в этой части мозга, которая участвует в формировании речи и рабочей памяти, чтобы получить возможность приблизительно «читать мысли» и общие значения в моделях клеточной активности.

Записи показали, что слова, имеющие схожие значения, такие как «лапша» и «пицца», создают схожие модели активности в мозге участников, и что эти модели существенно различаются при прослушивании слов, имеющих разные значения, таких как «утка» и « кофе».

Древовидная диаграмма и цветовые группы слов
Слова со схожим значением активируют определенные паттерны нейронов в нашем мозге. ( Джамали и др., Nature , 2024 )

«Мы обнаружили, что в то время как определенные нейроны преимущественно активизировались, когда люди слышали такие слова, как «побежал» или «прыгнул», которые означают действия, другие нейроны преимущественно активизировались, когда люди слышали слова, имеющие эмоциональную окраску, например «счастливый» или «грустный», — объясняет Уильямс. — Рассмотрев все нейроны вместе, мы могли бы начать строить подробную картину того, как значения слов представлены в мозге».

Более того, закономерности нейронной активности в ответ на звучание слова зависят также от того, что было до и после него.

«Вместо того чтобы просто реагировать на слова как на фиксированные сохраненные в памяти представления, эти нейроны, по-видимому, адаптивно представляют значения слов в зависимости от контекста во время обработки естественной речи», — пишут ученые в статье, опубликованной в журнале Nature.

Именно это позволяет нам различать омофоны — слова, которые звучат одинаково, но имеют разное значение, например, «я» и «глаз».

Исследователи также выявили намеки на иерархии, которые позволяют человеку быстро переключаться между словами со схожим значением, когда он их слышит.

«Умение расшифровывать значение слова на основе активности небольшого количества клеток мозга позволяет с определенной степенью детализации предсказать, что слушает или о чем думает человек, — отмечает Уильямс. — Это также может позволить нам в будущем разработать интерфейсы мозг-машина, которые позволят людям с такими заболеваниями, как двигательный паралич или инсульт, общаться более эффективно».

Теперь исследователи планируют выяснить, остаются ли смысловые карты, обнаруженные в мозге, схожими в ответ на написанные слова, изображения или даже разные языки, а также какие еще части мозга могут быть задействованы.

Нет комментариев