ترسیم فرهنگ لغات مغز به رمزگشایی افکار درونی کمک می کند

اگر یک نقشه مغزی کمک کند افکار درونی افراد را رمزگشایی کنیم چه می شود؟
دانشمندان دانشگاه کالیفرنیا در برکلی با ساختن یک اطلس معنایی که با رنگ های زنده و استفاده از چندین بعد نشان می دهد مغز چطور زبان را سازماندهی می‌کند گامی در همین راستا برداشته اند. این اطلس، مناطق مغزی که به واژه های مترادف و هم معنی واکنش نشان می دهد را مشخص می کند.

یافته های این مطالعه که توسط بنیاد ملی علم آمریکا مورد حمایت مالی قرار گرفته و در نشریه Nature منتشر شده است بر اساس یک مطالعه تصویربرداری مغزی است که فعالیت عصبی آزمودنی ها را در حالی که به داستان هایی از یک برنامه رادیویی گوش می دادند ثبت کرده است. دانشمندان نشان دادند حداقل یک سوم قشر مخچه ای (cerebral cortex) از جمله مناطق درگیر در شناخت سطح بالا در پردازش زبان درگیر است. نکته قابل توجه مطالعه این بود که نشان داد افراد مختلف نقشه های زبانی مشابهی دارند.

الکس هوث، نویسنده ارشد مقاله و محقق پست دکتری علوم اعصاب در دانشگاه کالیفرنیا می گوید: "شباهت آزمودنی های مختلف از نظر نقشه معنایی واقعا شگفتی آور است". نقشه های دقیق که نشان دهند مغز چطور واژه های مختلف را بر اساس معنای آنها سازماندهی می‌کند می تواند نهایتا به افرادی که نمی توانند صحبت کنند مثل آنهایی که تجربه سکته مغزی، آسیب مغزی و بیماری های عصبی حرکتی مثل ASL دارند کمک کند حرفشان شنیده شود.

محققان می گویند در حالی که تکنولوژی ذهن خوانی، در کوتاه مدت در دسترس نیست، ترسیم سازماندهی زبان در مغز، رمزگشایی از زبان درونی را یک قدم به واقعیت نزدیک ترمی کند. هوث می گوید: "این کشف، راه را برای رابط های انسان- ماشین که بتوانند معنای آنچه افراد می خواهند بیان کنند را تفسیر کند هموار می کند. یک رابط مغز ماشین را تجسم کنید که نه تنها می فهمد چه اصواتی را می‌خواهید تولید کنید بلکه می‌داند شما می خواهید چه بگوئید."خود هوث به همراه شش نفر دیگر که زبان مادری شان انگلیسی بود در آزمایشی شرکت کردند که نیاز داشت آزمودنی ها برای چند ساعت در دستگاه fMRI بمانند.

در حالی که آزمودنی ها با چشمان بسته و با کمک هدفون به بیش از دوساعت برنامه رادیویی گوش می دادند جریان خون در مغز آنها اندازه گیری شد.

داده های به دست آمده از تصویربرداری مغز با رونوشت واجی و زمان بندی شده داستان ها جفت شد. واج ها واحد های آوایی زبان هستند که لغات را از یکدیگر متمایز می کنند. محققان سپس این اطلاعات را به یک الگوریتم حاوی لغات دادند تا کلمات را بر اساس شباهت آنها از نظر معنایی نمره گذاری کند.

ترسیم زبان در مغز

نتایج به شکل یک نقشه شبیه فرهنگ لغات تبدیل شد که در آن لغات روی تصاویر قشرهای مسطح شده نیمکره چپ و راست مغز قرار می‌گرفت. لغات تحت عناوین مختلفی گروه بندی شدند: دیداری، حسی، عددی، مربوط به مکان، انتزاعی، زمانی، تخصصی، خشن، همگانی، ذهنی، هیجانی و اجتماعی.
نقشه ها نشان داد بسیاری از مناطق مغز انسان زبانی را بازنمایی می کند که به جای مفاهیم انتزاعی به افراد و روابط اجتماعی مربوط است.

هوث می گوید: "مدل های معنایی ما در پیش بینی واکنش چندین بخش بزرگ کورتکس به زبان خوب عمل می کنند اما اطلاعات دقیقی هم به دست آوردیم که چه نوع اطلاعاتی توسط هر منطقه از مغز بازنمایی می شود. به همین دلیل است که این نقشه ها بسیار هیجان انگیز است و پتانسیل های زیادی دارد."

جک گلنت از نویسندگان مقاله و نوروساینتیست دانشگاه کالیفرنیا در برکلی می گوید "گرچه این نقشه ها تا حد زیادی در افراد مختلف یکسان است تفاوت های قابل توجه فردی هم وجود دارد. قبل از اینکه بتوانیم این تفاوت های فردی را به شکل دقیق مشخص کنیم لازم است مطالعات دیگری در نمونه های بزرگ تر و متنوع تر انجام دهیم."