МРТ головного мозга
Наш мозг дает нам замечательную способность разбираться в ситуациях, с которыми мы никогда раньше не сталкивались – например, знакомый человек в незнакомом месте или коллега, выполняющий другую работу, – но механизм, который наш мозг использует для этого, был давняя тайна нейробиологии.
Теперь исследователи из Университета Колорадо в Боулдере продемонстрировали, что наш мозг может обрабатывать эти новые ситуации, полагаясь на метод, похожий на "указатель" система, используемая компьютерами. "Указатели" используются, чтобы сообщить компьютеру, где искать информацию, хранящуюся в другом месте системы, для замены переменной.
В исследовании, опубликованном сегодня в Proceedings of the National Academy of Sciences, исследовательская группа полагалась на предложения со словами, используемыми уникальным образом, чтобы проверить способность мозга понимать роль знакомых слов в предложении, даже если эти слова используются в незнакомые и даже бессмысленные способы.
Например, в предложении, "Я хочу тебя обслужить," мы понимаем слово "стол письменный" используется как глагол, хотя наш прошлый опыт использования этого слова "стол письменный" как существительное.
"Тот факт, что вы понимаете, что предложение грамматически правильно сформировано, означает, что вы можете обрабатывать эти совершенно новые входные данные," сказал Рэндалл О’Рейли, профессор кафедры психологии и нейробиологии CU-Boulder и соавтор исследования. "Но в прошлом, когда мы пытались получить для этого компьютерные модели мозга, у нас не получалось."
Это показывает, что человеческий мозг способен понимать предложение как структуру с переменными – подлежащее, глагол и часто объект – и что мозг может назначать этим переменным большое количество слов и при этом понимать структуру предложения. Но то, как мозг это делает, непонятно.
Компьютеры обычно выполняют похожие задачи. В информатике, например, компьютерная программа может создать письмо электронной почты с указателем в строке приветствия. Затем указатель будет рисовать информацию об имени для каждого отдельного получателя в приветствии, отправляемом этому человеку.
В новом исследовании, проведенном Трентоном Крите, докторантом лаборатории О’Рейли, ученые показывают, что связи в мозге между префронтальной корой и базальными ганглиями могут играть ту же роль, что и указатели, используемые в компьютерных науках. Исследователи добавили новую информацию о том, как связи между этими двумя областями мозга могут работать в их модели.
В результате модель могла быть обучена понимать простые предложения с использованием выбранной группы слов. После периода обучения исследователи скормили модели новые предложения, используя знакомые слова по-новому, и обнаружили, что модель все еще может понимать структуру предложения.
Хотя результаты показывают, что система, похожая на указатель, может действовать в мозгу, эта функция не идентична системе, используемой в информатике, сказали ученые. О’Рейли сказал, что это похоже на сравнение крыла самолета и крыла птицы. Они оба используются для полетов, но работают по-разному.
В мозгу, например, система, похожая на указатель, все еще должна быть изучена. В этом случае мозг должен быть обучен понимать предложения, в то время как компьютер можно запрограммировать на немедленное понимание предложений.
"По мере того, как ваш мозг учится, он все лучше и лучше обрабатывает эти новые виды информации," О’Рейли сказал.