მეცნიერებმა დაადგინეს, როგორ გარდაქმნის ტვინი აზრს წინადადებად

ჟურნალ Nature Communications Psychology-ში გამოქვეყნებულ ახალ ნაშრომში, ნიუ-იორკის უნივერსიტეტის მკვლევრებმა შეისწავლეს, თუ როგორ აგებს ტვინი წინადადებებს ცალკეული სიტყვებიდან.

კვლევას ასოცირებული პროფესორი, ადინ ფლინკერი და პოსტდოქტორანტი მკვლევარი, ადამ მორგანი ხელმძღვანელობდნენ.

მაღალი რეზოლუციის ელექტროკორტიკოგრაფიის (ECoG) გამოყენებით, მკვლევრებს სურდათ დაედგინათ, ვრცელდებოდა თუ არა უფრო მარტივი ენობრივი დავალებებიდან მიღებული შედეგები, როგორიცაა სურათების სახელდება, უფრო კოგნიტიურად რთულ პროცესზე — წინადადებების ფორმირებაზე.

კვლევაში მონაწილეობდა ეპილეფსიის მკურნალობის პროცესში მყოფი ათი პაციენტი. მონაწილეები ასრულებდნენ ენობრივ დავალებებს, რომლებიც მოიცავდა ცალკეული სიტყვების წარმოთქმას და სრული წინადადებების შედგენას ანიმაციების სცენების აღსაწერად. მანქანური სწავლება გამოიყენეს ECoG-ის ჩანაწერებზე, რომლებიც მიიღეს უშუალოდ თითოეული მონაწილის ტვინის ზედაპირზე განთავსებული ელექტროდებიდან.

პირველ ეტაპზე, მკვლევრებმა ინდივიდუალურად წარმოთქმულ ექვს სიტყვასთან დაკავშირებული განსხვავებული ნეირონული რუკები შეადგინეს, შემდეგ კი დააკვირდნენ, თუ როგორ ვითარდებოდა ამ სიტყვების იგივე ნიმუშები სრულ წინადადებებში ინტეგრირებისას.

სტაბილური სიტყვათა შაბლონები, მაგრამ სინტაქსური როლების ცვლილება
კვლევამ აჩვენა, რომ ინდივიდუალური სიტყვებისთვის ტვინის აქტივობის შაბლონები განსხვავებულ ენობრივ დავალებებში სტაბილურია — მიუხედავად ამისა, ამ სიტყვების განლაგება და დამუშავება დიდად არის დამოკიდებული წინადადების სტრუქტურაზე. სენსორულ-მოტორულ რეგიონებში ნეირონული აქტივობა სიტყვების წარმოთქმის თანმიმდევრობას ასახავდა.

მეორე მხრივ, პრეფრონტალურ რეგიონებში, განსაკუთრებით შუბლის ქვედა და შუა გირუსებში, კოდირების სტრატეგია განსხვავებული იყო. ეს უბნები არა მხოლოდ დაკავშირებული იყო მონაწილეთა მიერ წარმოთქმულ სიტყვებთან, არამედ აფიქსირებდა თითოეული სიტყვის გრამატიკულ ფუნქციას (მაგალითად, საგანს ან ობიექტს) და მის ადგილს წინადადების საერთო სტრუქტურაში.

კვლევით ასევე დადგინდა, რომ პასიური კონსტრუქციების დროს, როგორიცაა "ფრანკენშტაინს დრაკულამ დაარტყა", პრეფრონტალური ქერქი ორივე სიტყვის (ფრანკენშტაინი-დრაკულა) აქტივაციას მთელი წინადადების განმავლობაში ინარჩუნებდა. მაშინაც კი, როდესაც ერთი სიტყვა წარმოითქმოდა, მეორე სიტყვა ტვინში აქტიური რჩებოდა. ეს უწყვეტი, ერთდროული კოდირება მიუთითებს, რომ გრამატიკულად რთული ან არასტანდარტული წინადადებების შექმნა მოითხოვს ტვინის მიერ რამდენიმე ელემენტის ერთდროულ შენახვასა და მართვას, რაც სავარაუდოდ დამატებით სამუშაო მეხსიერებას საჭიროებს.

ენის სტრუქტურა შეიძლება ასახავდეს ნეირონულ ეფექტიანობას
საინტერესოა, რომ ეს დინამიკა შეესაბამება ენათმეცნიერებაში დიდი ხნის წინ გაკეთებულ დაკვირვებას: უმეტეს ენებში საგნები ობიექტებზე წინ არის განლაგებული. მკვლევრები ვარაუდობენ, რომ ამის მიზეზი ნაწილობრივ ნეირონული ეფექტიანობაა. ნაკლებად გავრცელებული სტრუქტურების, მაგალითად პასივების, დამუშავება ითხოვს მეტ კოგნიტიურ უნარებს.

მთლიანობაში, კვლევა ახალ ინფორმაციას იძლევა ტვინში წინადადებების წარმოქმნის შესახებ და კითხვის ნიშნის ქვეშ აყენებს ხანგრძლივი დროის განმავლობაში არსებულ ზოგიერთ დაშვებას, თუ როგორ ვითარდება მეტყველება ტვინში. როგორც ჩანს, ტვინი წინადადებებს არ წარმოქმნის ერთი ხაზის მიხედვით. კვლევა უთითებს, რომ სიტყვებს თან ახლავს სინტაქსურად მართული დინამიკა — ანუ წინადადების სტრუქტურის მიხედვით მუშაობა. ეს პროცესი ფორმირდება იმის მიხედვით, რა მოთხოვნები აქვს გრამატიკას — სუბიექტი, ობიექტი, პასიური/აქტიური კონსტრუქცია და ა.შ.

უფრო მარტივად რომ ვთქვათ: ტვინი წინადადებებს აშენებს ერთდროულად რამდენიმე ნაწილზე მუშაობით, არა რიგრიგობით.