Mózg odczytuje zdania po angielsku i portugalsku w ten sam sposób

Międzynarodowy zespół badawczy prowadzony przez Carnegie Mellon University (CMU) odkrył, że kiedy mózg odczytuje lub dekoduje angielskie i portugalskie zdania, jego wzory aktywacji neuronów są takie same.

Badania opublikowane w NeuroImage jako pierwsze pokazują, że różne języki mają podobne sygnatury neuronalne do opisywania wydarzeń i scen. Poprzez wykorzystanie algorytmu uczenia maszynowego zespół badawczy był w stanie zrozumieć związek pomiędzy znaczeniem zdania i wzorami aktywacji mózgu dla języka angielskiego oraz rozpoznać znaczenie zdania bazując na wzorach aktywacji dla języka portugalskiego. Odkrycie może być wykorzystane do usprawnienia translacji maszynowej, dekodowania aktywności mózgu dla różnych języków oraz, prawdopodobnie, do nauki języków.

Przede wszystkim to nam mówi, że język z którego nauczyliśmy się korzystać, nie zmienia organizacji mózgu – mówił Marcel Just, profesor psychologii w CMU, pionier w wykorzystywaniu obrazowania mózgu i technik uczenia maszynowego do identyfikacji sposobu rozszyfrowywania myśli i pojęć przez mózg.

U każdej osoby informacja semantyczna jest reprezentowana w tym samym miejscu w mózgu i z tym samym wzorem intensywności. Wiedza o tym pozwala sądzić, że interfejsy mózg-mózg lub mózg-komputer mogą być prawdopodobnie takie same dla użytkowników wszystkich języków – mówił Just.

Na potrzeby badań 15 rodowitych użytkowników języka portugalskiego – ośmiu z nich było dwujęzycznych, z angielskim – miało za zadanie przeczytać 60 zdań po portugalsku podczas skanowania przez funkcjonalny rezonans magnetyczny (fMRI). Stworzony przez CMU model obliczeniowy był w stanie przewidzieć, które zdanie uczestnicy czytali po portugalsku, bazując wyłącznie na wzorach aktywacji.

Model obliczeniowy korzystał z zestawu cech semantycznych 42 poziomu pojęciowego i sześciu markerów roli pojęć w zdaniu, takich jak agent czy czynność, by zidentyfikować wzory aktywacji mózgu dla języka angielskiego.

Z trafnością 67 procent model przewidywał, które ze zdań było czytane po portugalsku. Obrazy mózgu pokazały, że wzory aktywności dla 60 zdań były w tych samych miejscach w mózgach i o podobnym poziomie intensywności dla zdań w obu językach.

Dodatkowo wyniki ujawniły, że wzory aktywności można było pogrupować w cztery kategorie semantyczne, zależnie od głównej myśli zdania: ludzie, miejsce, czynności i uczucia. Grupy te były bardzo podobne pomiędzy językami, co wspiera twierdzenie, że organizacja informacji w mózgu jest taka sama niezależnie od języka, w którym jest wyrażona.

Model przewidywania między językami pokazał istotę pojęcia opisywanego wydarzenia czy stanowiska w zdaniu, bardziej niż zależności od szczególnych idiosynkrazji językowych. Demonstruje to zdolność przewidywania metajęzykowego z sygnałów neuronalnych między ludźmi i ich językami – mówił Ying Yang, doktorant z psychologii w CMU oraz pierwszy autor badania.

Odkrycie, że mózg dekoduje zdania w ten sam sposób w przypadku różnych języków, jest jednym z wielu przełomowych badań przeprowadzonych w Carnegie Mellon.

Tłumaczenie: Damian Adamowicz
Źródło tekstu i obrazu: Shilo Rea – Carnegie Mellon University
Oryginalne badanie: Abstrakt; Yang Y., Wang J., Bailer C., Cherkassky V., Just M. A. (2016). Commonality of neural representations of sentences across languages: Predicting brain activation during Portuguese sentence comprehension using an English-based model of brain function. NeuroImage Available online 19 October 2016. doi:10.1016/j.neuroimage.2016.10.029