Peta otak yang sangat terperinci menunjukkan aktiviti neuron pengekodan bahasa

Dengan "mendengar" aktiviti otak, saintis telah mencipta peta resolusi tertinggi bagi neuron yang menyandikan makna perkataan yang berbeza. Keputusan menunjukkan bahawa, merentas individu, otak menggunakan kategori standard yang sama untuk mengkategorikan perkataan - membantu kita menukar bunyi kepada makna.

"Kajian ini berdasarkan perkataan Inggeris sahaja. Tetapi ia adalah satu langkah besar ke hadapan dalam memahami bagaimana otak menyimpan perkataan dalam perpustakaan bahasanya," kata pakar bedah saraf Ziv Williams di Massachusetts Institute of Technology di Cambridge. "Dengan memetakan set bertindih sel otak yang bertindak balas kepada perkataan yang berbeza, kita boleh cuba mula membina tesaurus tentang maksud perkataan kepada otak."

Peta semantik

Terdapat kawasan otak yang dipanggil korteks auditori yang bertanggungjawab untuk memproses bunyi perkataan semasa ia memasuki telinga manusia. Tetapi korteks prefrontal, kawasan di mana aktiviti otak peringkat tinggi berlaku, yang memproses 'makna semantik' sesuatu perkataan - intipati atau intipati perkataan itu.

Beberapa eksperimen terdahulu telah mengkaji proses ini dengan menganalisis imej aliran darah dalam otak, yang merupakan ukuran aktiviti otak. Kaedah sedemikian membolehkan penyelidik memetakan makna perkataan ke kawasan kecil otak.

Walau bagaimanapun, Williams dan rakan-rakannya menemui peluang unik untuk melihat bagaimana neuron individu mengekod bahasa dalam masa nyata. Pasukannya merekrut sepuluh sukarelawan yang akan menjalani pembedahan epilepsi, masing-masing mempunyai elektrod yang ditanam di otak mereka untuk mengenal pasti punca sawan mereka. Elektrod membenarkan pasukan merekodkan aktiviti kira-kira 300 neuron dalam korteks prefrontal setiap sukarelawan.

Semasa sukarelawan mendengar ayat pendek yang mengandungi jumlah kira-kira 450 perkataan, saintis merekodkan maklumat terperinci tentang neuron mana yang aktif dan bila. Williams mendapati bahawa kira-kira dua atau tiga neuron berasingan menyala untuk setiap perkataan, walaupun pasukan itu merekodkan aktiviti daripada hanya sebahagian kecil daripada berbilion neuron korteks prefrontal. Para penyelidik kemudian melihat persamaan antara perkataan yang mencetuskan aktiviti saraf yang sama.

Neuron berbilang kuasa

Terdapat perkataan yang bertindak balas terhadap kumpulan neuron yang sama yang tergolong dalam kategori yang serupa, seperti tindakan atau perkataan yang berkaitan dengan manusia. Pasukan itu juga mendapati bahawa perkataan yang otak boleh kaitkan antara satu sama lain, seperti 'itik' dan 'telur', mengaktifkan beberapa neuron yang sama. Perkataan dengan makna yang serupa, seperti 'tikus' dan 'tikus', mencetuskan lebih banyak corak aktiviti saraf yang serupa daripada yang dicetuskan oleh 'tikus' dan 'lobak merah'. Kumpulan neuron lain bertindak balas terhadap perkataan yang melibatkan konsep yang lebih abstrak, seperti perkataan 'atas' dan 'belakang'.

Oleh itu, kategori yang diberikan otak kepada perkataan adalah serupa di seluruh peserta, menunjukkan bahawa otak manusia mampu mensintesis kumpulan makna dengan cara yang sama. Neuron korteks prefrontal tidak membezakan perkataan dengan bunyi, tetapi hanya dengan maknanya. Sebagai contoh, apabila seseorang mendengar perkataan 'anak lelaki' dalam ayat, perkataan yang berkaitan dengan ahli keluarga akan menyala. Tetapi neuron itu tidak bertindak balas kepada perkataan 'Matahari' dalam ayat yang sama, walaupun perkataan itu mempunyai sebutan yang hampir sama.

Membaca minda

Pada tahap tertentu, penyelidik boleh menentukan apa yang orang dengar dengan memerhatikan neuron mereka menembak. Walaupun mereka tidak boleh mengeluarkan semula ayat dengan tepat, sebagai contoh, mereka boleh mengetahui bahawa ayat mengandungi haiwan, tindakan, dan sejenis makanan, dalam susunan itu. Penyelidik dapat mengenal pasti bukan sahaja neuron yang sepadan dengan perkataan dan jenisnya, tetapi juga susunan di mana ia dituturkan. Bahasa pada kelajuan semula jadi akan menjadi penting untuk pembangunan peranti antara muka otak-komputer masa hadapan yang boleh memulihkan pertuturan kepada orang kurang upaya.