Ученые расшифровали, как мозг превращает мысли в слова и строит речь

Команда исследователей из Нью-Йоркского университета сделала значительный шаг в понимании того, как человеческий мозг преобразует отдельные мысли в связные предложения. Новая работа, основанная на анализе нейронной активности с помощью машинного обучения, проливает свет на сложнейшие процессы, лежащие в основе формирования речи.

Результаты исследования, которые были опубликованы в журнале Nature Communications Psychology, получены в ходе уникального эксперимента. Как сообщает издание SciTechDaily, в нем приняли участие десять пациентов, проходивших нейрохирургическое лечение эпилепсии. Ученые использовали метод электрокортикографии, размещая электроды непосредственно на поверхности мозга для записи его активности. Участники выполняли языковые задания, которые включали произнесение отдельных слов и составление полноценных предложений для описания мультипликационных сцен.

Анализ данных показал, что нейронные паттерны для отдельных слов остаются стабильными независимо от задачи, однако их обработка и упорядочивание сильно зависят от грамматической структуры предложения. В сенсомоторных областях мозга активность просто отражала последовательность произносимых слов. В то же время в префронтальной коре наблюдался иной механизм: эта область не только представляла сами слова, но и кодировала их грамматическую роль, например, являлось ли слово подлежащим или дополнением.

Исследователи также обнаружили, что при построении более сложных грамматических конструкций, например, в пассивном залоге, префронтальная кора удерживает в активном состоянии сразу несколько понятий. Даже когда произносилось одно слово, другое оставалось активным в мозге. Это свидетельствует о том, что формирование нестандартных предложений требует от мозга значительных когнитивных усилий и дополнительно задействует рабочую память для одновременного управления несколькими элементами.

Эти выводы могут объяснить давно известный в лингвистике факт: в большинстве языков мира предпочитаются структуры, где подлежащее стоит перед дополнением. Ученые предполагают, что такая закономерность может быть связана с нейронной эффективностью, так как обработка менее распространенных синтаксических конструкций требует больших умственных затрат. Таким образом, речь представляет собой не линейный процесс, а динамическое взаимодействие между стабильными образами слов и синтаксическими правилами.