Bản đồ não cực kỳ chi tiết cho thấy hoạt động của các tế bào thần kinh mã hóa ngôn ngữ

Bằng cách “nghe lén” hoạt động của não bộ, các nhà khoa học đã tạo ra bản đồ có độ phân giải cao nhất của các tế bào thần kinh mã hóa ý nghĩa của nhiều từ khác nhau. Kết quả gợi ý rằng, ở từng cá nhân, não sử dụng các danh mục tiêu chuẩn giống nhau để phân loại từ - giúp chúng ta chuyển đổi âm thanh thành ý nghĩa.

“Nghiên cứu này chỉ dựa trên các từ bằng tiếng Anh. Nhưng đó là một bước tiến lớn trong quá trình tìm ra cách bộ não lưu trữ các từ trong thư viện ngôn ngữ của nó”, bác sĩ giải phẫu thần kinh Ziv Williams tại Viện Công nghệ Massachusetts ở Cambridge, cho biết. “Bằng cách lập bản đồ các tập hợp tế bào não chồng chéo phản ứng với nhiều từ khác nhau, chúng ta có thể cố gắng bắt đầu xây dựng một cuốn từ điển đồng nghĩa về ý nghĩa câu từ với não bộ”.

Bản đồ ngữ nghĩa

Có một vùng của não bộ gọi là vỏ não thính giác chuyên làm nhiệm vụ xử lý âm thanh của một từ khi đi vào tai người. Nhưng chính vỏ não trước trán, khu vực diễn ra hoạt động não bậc cao, mới là nơi xử lý 'ý nghĩa ngữ nghĩa' của một từ - bản chất hoặc ý chính của từ đó.

Một số thí nghiệm trước đây đã nghiên cứu quá trình này bằng cách phân tích hình ảnh lưu lượng máu trong não, đây là thước đo cho hoạt động của não. Phương pháp như vậy cho phép các nhà nghiên cứu ánh xạ ý nghĩa của từ tới các vùng nhỏ của não.

Tuy nhiên, Williams và các đồng nghiệp của ông đã tìm thấy một cơ hội duy nhất để xem xét cách các tế bào thần kinh riêng lẻ mã hóa ngôn ngữ trong thời gian thực. Nhóm của ông đã tuyển dụng mười tình nguyện viên sắp trải qua cuộc phẫu thuật điều trị bệnh động kinh, mỗi người trong số này đều đã được cấy điện cực vào não để xác định nguồn gốc cơn động kinh của họ. Các điện cực cho phép nhóm nghiên cứu ghi lại hoạt động của khoảng 300 tế bào thần kinh ở vỏ não trước trán của từng tình nguyện viên.

Khi các tình nguyện viên lắng nghe những câu ngắn chứa tổng cộng khoảng 450 từ, các nhà khoa học đã ghi lại thing thông tin chi tiết tế bào thần kinh nào hoạt động và hoạt động khi nào. Williams phát hiện ra rằng có khoảng hai hoặc ba tế bào thần kinh riêng biệt sẽ sáng lên cho mỗi từ, mặc dù nhóm nghiên cứu chỉ ghi lại hoạt động của một phần rất nhỏ trong số hàng tỷ tế bào thần kinh của vỏ não trước trán. Sau đó, các nhà nghiên cứu xem xét sự giống nhau giữa những từ kích hoạt cùng một hoạt động thần kinh.

Một tế bào thần kinh đa năng

Có những từ mà cùng một nhóm tế bào thần kinh phản ứng lại thuộc các loại tương tự, chẳng hạn như hành động hoặc từ ngữ liên quan đến con người. Nhóm nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng những từ mà não có thể liên kết với nhau, chẳng hạn như 'duck' và 'egg', đã kích hoạt một số tế bào thần kinh giống nhau. Những từ có ý nghĩa tương tự, chẳng hạn như 'mouse' và 'rat', kích hoạt các mô hình hoạt động thần kinh giống nhau hơn so với các mô hình được kích hoạt bởi 'mouse' và 'carrot'. Các nhóm tế bào thần kinh khác phản ứng với những từ liên quan đến các khái niệm trừu tượng hơn, ví dụ như các từ 'above' và 'behind'.

Như vậy, các danh mục mà não gán cho các từ là tương tự nhau giữa những người tham gia, cho thấy bộ não con người có khả năng tổng hợp các nhóm ý nghĩa theo cùng một cách. Các tế bào thần kinh vỏ não trước trán không phân biệt các từ bằng âm thanh mà chỉ phân biệt ý nghĩa của chúng. Ví dụ, khi một người nghe thấy từ 'son' trong một câu, những từ liên quan đến các thành viên trong gia đình sẽ sáng lên. Nhưng những tế bào thần kinh đó không phản ứng với từ ‘Sun’ trong cùng một câu, mặc dù những từ này có cách phát âm gần như giống hệt nhau.

Đọc ý nghĩ

Ở một mức độ nào đó, các nhà nghiên cứu có thể xác định những gì mọi người đang nghe bằng cách quan sát các tế bào thần kinh của họ hoạt động. Mặc dù họ không thể tạo lại các câu chính xác, chẳng hạn, họ có thể biết rằng một câu chứa một con vật, một hành động và một loại thức ăn, theo thứ tự đó. các nhà nghiên cứu không chỉ có thể xác định được các tế bào thần kinh tương ứng với các từ và loại của chúng mà còn cả thứ tự chúng được nói. Việc ngôn ngữ ở tốc độ tự nhiên sẽ rất quan trọng cho công việc phát triển các thiết bị giao diện não-máy tính trong tương lai, nhằm khôi phục khả năng nói cho những người khiếm khuyết.