Activitatea cerebrală şi înţelesul cuvintelor

Joao Correia şi colegii săi de la Universitatea din Maastricht, Olanda au făcut un pas înainte în drumul către un deziderat despre care deocamdată se vorbeşte doar în filmele şi romanele science-fiction: citirea gândurilor exclusiv pe baza activităţii cerebrale.

Înţelesul cuvintelor poate fi greu de localizat chiar şi atunci când acestea ne stau pe limbă, ca să nu mai vorbim de cât de dificil este atunci când acestea se află la nivel cerebral. În prezent, modelele de activitate cerebrală au fost corelate pentru prima dată cu înţelesurile unor anumite cuvinte. Descoperirea reprezintă un prim pas în eforturile noastre de a "citi" gândurile doar pe baza activităţii creierului şi are potenţialul de a-i ajuta pe medici să identifice gradul de conştientizare la persoanele care se confruntă cu leziuni ale creierului.

Aparatele au deja posibilitatea de a realiza o scurtă analiză a creierelor noastre pentru a distinge cuvintele (vezi şi clipul de mai jos), dar Joao Correia de la Universitatea din Maastricht, Olanda a vrut să meargă dincolo de reprezentarea cuvintelor în sine de către creier şi să identifice activitatea care stă la baza înţelesului fiecărui cuvânt. El a emis ipoteza că undeva la nivelul creierului este integrată reprezentarea cuvintelor scrise şi vorbite şi este procesat înţelesul acestora. "Ne-am dorit să găsim punctul central", afirmă el.

 

În studiul său, Correia şi colegii săi au utilizat tehnici de imagistică prin rezonanţă magnetică funcţională pentru a studia activitatea cerebrală a opt voluntari care vorbeau două limbi. Aceştia au fost rugaţi să asculte numele rostit în limba engleză a patru animale: taur, cal, rechin şi, respectiv, raţă.

Specialiştii au monitorizat modelele activităţii neuronale de la nivelul cortexului anterior temporal stâng, regiuni cunoscute pentru implicarea lor în realizarea unei game largi de activităţi semantice şi au creat un algoritm pentru a identifica ce cuvânt a fost auzit de fiecare voluntar bazându-se pe modelul de activitate.

Deoarece echipa de cercetători şi-a propus să identifice activitatea legată de înţelesul cuvintelor, cercetătorii au ales în acest sens cuvinte cât mai asemănătoare cu putinţă. Toate cele patru cuvinte conţin o silabă şi toate sunt denumiri de animale. Ei au ales, de asemenea, cuvinte care în mod normal ar fi fost învăţate aproximativ în aceeaşi perioadă de evoluţie a creierului.

Ulterior cercetătorii au vrut să observe dacă diferenţele de la nivelul activităţii cerebrale sunt asociate cu sunetele produse de rostirea cuvintelor sau cu înţelesul lor. Ei au verificat dacă cu ajutorul algoritmului participanţii ar putea identifica animalul corect în timp ce ascultau versiunea în limba olandeză a cuvântului.

Sistemul a fost totuşi în măsură să identifice animalul care a fost pronunţat, în ciuda faptului că fusese "antrenat" cu modele generate pentru cuvinte din limba engleză. De exemplu, cuvântul "cal" (eng. horse) şi echivalentul său olandez "paard" au dat naştere unui tipar cerebral identic, sugerând că activitatea a reprezentat înţelesul cuvântului şi anume conceptul de "cal". Lucrarea realizată de cercetători a fost prezentată luna trecută în cadrul manifestării Society for the Neurobiology of Language Conference din San Sebastian, Spania.

"Acest tip de abordare a recunoaşterii modelelor cerebrale reprezintă un instrument ştiinţific foarte captivant pentru investigarea locului şi a modalităţii în care informaţia este reprezentată la nivelul creierului", afirmă Zoe Woodhead de la University College din Londra, care nu a fost implicată în acest studiu. "În ciuda faptului că un cuvânt sună diferit în limbi distincte, la nivel cerebral el activează aceleaşi zone, chiar dacă cele două cuvinte se scriu şi sunt redate complet diferit."

Pe măsură ce rezoluţia în imagistica creierului este perfecţionată, Correia anticipează că un număr tot mai mare de cuvinte va putea fi prezis doar cu ajutorul activităţii creierului. În principiu, ar putea fi posibil chiar să fie identificate fraze întregi în timp real, relatează el.

"Un mic dispozitiv, adevărat gadget demn de filmele science fiction şi pe care şi-l doreşte toată lumea este o maşinărie capabilă să citească gândurile", afirmă Matt Davis de la MRC Cognition and Brain Sciences Unit din Cambridge, Marea Britanie. "Acest studiu aduce o contribuţie utilă în acest sens. Ajută să ştim care este regiunea unde trebuie să căutăm."

Cu toate acestea, tiparele de activitate cerebrală pe care Correia le-a identificat au fost diferite de la persoană la persoană. Creierele sunt precum feţele: ochii, nasul şi gura au toate un loc definit, dar detaliile pot fi foarte diferite, după cum relatează Davis. "Înţelesul unui cuvânt poate fi stocat în aceeaşi regiune, dar neuronii propriu-zişi sunt diferiţi." Prin urmare, în viitor, când vom dori să realizăm maşini care să citească gândurile cuiva, va trebui ca mai întâi să învăţăm reprezentarea unică a individului pentru fiecare cuvânt în parte."Ar trebui practic să scanăm o persoană în timp ce analizează un dicţionar", afirmă Davis.

Pentru moment, cunoaşterea regiunii în care putem căuta pentru a putea vizualiza activitatea cerebrală care ţine de înţelesul cuvântului ar putea ajuta medicii să identifice gradul de conştientizare în cazul persoanelor care au tulburări de conştiinţă, cum ar fi sindromul de dezaferentare motorie (eng. locked-in syndrome). Atunci când o persoană aude un cuvânt care are două înţelesuri, cum ar fi "bark (englezescul pt. scoarţă şi lătrat)" creierul procesează propoziţia asociată într-un mod diferit, care duce la un context lipsit de ambiguitate. "Creierul trebuie să lucreze un pic mai mult pentru a înţelege o propoziţie care conţine aceste cuvinte", afirmă Davis.

Acest efort suplimentar poate fi identificat cu ajutorul scanării creierului şi este utilizat de către echipa de cercetători ai lui Davis pentru a înţelege dacă o persoană care prezintă leziuni la nivelul creierului are abilitatea de a procesa înţelesul unui cuvânt. Capacitatea de a identifica regiunea de la nivelul creierului în care sunt interpretate diferite înţelesuri va servi la perfecţionarea acestei tehnici, afirmă el.

Sursa: scientia.ro