Слова в голове: Три измерения словаря

Нейрофизиологам удалось установить принципы, по которым организован словарный запас в мозге. Каждое существительное кодируется на основе трех свойств предмета, которое оно обозначает.

Около 200 лет назад расшифровка текстов Розеттского камня впервые открыла для историков целый мир египетских иероглифов. Сходное открытие сделано недавно в нейробиологии – группе работающих в США ученых во главе с Марселем Джастом (Marcel Just), в которую входит и наш земляк Владимир Черкасский, впервые удалось выяснить, как организован словарный запас в глубинах нашего мозга.

Сам профессор Джаст добавляет: «Слова организованы отнюдь не в алфавитном порядке, не по размеру обозначаемых предметов или их цвету. Судя по всему, мозг упорядочивает обычные существительные, вроде “квартира”, “молоток” или “морковка”, на основе 3 параметров».

По данным, которые получили ученые, эти три кодирующих фактора связаны с самыми фундаментальными характеристиками нашего существования. Первый – возможности активного физического взаимодействия с объектом (как его можно взять, удержать, ударить, скрутить и т.п.). Второй – его отношение к пище (съедобен ли он, вкусен ли, следует ли его кусать, глотать и проч.). Третий – отношение к убежищу или укрытию.

Каждая из трех характеристик кодируется в 3-5 различных областях мозга, которые удалось выявить благодаря томографии и особому компьютерному алгоритму, который вел поиск сходных элементов в паттернах мозговой активности, которые возникали у подопытных, как реакция на предложенные им 60 различных существительных.

К примеру, то же слово «квартира» вызывает очень высокую активность сразу в 5-ти областях мозга, связанных с третьим параметром – отношением к укрытию. В случае молотка высокая активность проявляется в двигательных областях мозга, кодирующих аспекты физического взаимодействия.

«Для мозга ключевым параметром в значении слова “молоток”, - поясняет Владимир Черкасский, - является то, как вы держите предмет, и он проявляется в двигательной коре».

В ходе исследования показано, что кодирование значения существительных происходит одинаково у всех. Когда два человека думают о молотке или о квартире, паттерны активации в их мозгах практически одинаковы.

К слову, это первый случай, когда ученым удалось вообще идентифицировать паттерны, вызванные словом самим по себе, без дополнительных стимулов – таких, как демонстрация соответствующих картинок, иначе говоря, без стимуляции еще и зрительных областей мозга.

Более того, на базе полученных результатов исследователи научились предсказывать паттерн, который проявится в ответ на то или иное существительное, заранее этого не зная. Созданный ими алгоритм эффективно предугадывает уровень активации в 12-ти ключевых областях мозга, связанных с кодированием слов. Как видно из приведенной слева картинки, предсказания эти отличаются довольно высокой точностью.

Ученые провели и обратный эксперимент, пытаясь на основе выявленного паттерна активности нейронов понять, о каком предмете (и слове) из 60-ти предложенных вариантов думает подопытный. Им удалось сделать это, в среднем, с 72-процентной точностью, причем в отдельных случаях величина эта достигала 84%.

Интересно, что в ходе работы не обнаружилось никаких кодирующих схем, связанных с таким важным параметром, как размножение. Профессор Джаст поясняет, что из подобные слова были исключены из эксперимента намеренно: «Словарь из 60-ти слов, с которым мы работали, не содержал ни одного, связанного с этими свойствами – скажем, “жена”, “подруга” или даже просто “человек” (в оригинале person – ПМ). Но мы, разумеется, ожидаем, что в добавление к выявленным нами “трем измерениям” человеческого словаря при дальнейших исследованиях добавится и это, четвертое».

Так что весьма возможно, в будущем, чтобы открыть программу, будет достаточно дважды подумать об ее иконке.