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神經科學家:圖解大腦語言 可助瞭解語言運作

2016/5/5 — 14:30

Huth 網站截圖

Huth 網站截圖

科學家根據大腦掃描數據,了解大腦方式串聯詞語的方式。

以往科學家認為語言處理只局限於在部份大腦結構內,但原來會分佈在大腦皮質的不同角落。神經科學家 Alexandar Huth 邀請 7 位母語為英語的人仕,要求他們聽 2 小時的電台節目 《The Moth Radio Hour》。在聆聽錄音的同時, Huth 的團隊以磁力共振紀錄參加者的大腦活動,發現每個詞語會令大腦皮質的不同位置活躍起來,而活躍區域就是該詞語儲存的「位置」。

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團隊又發現詞語組織的方法有特別的規律。意思相關的詞語會被分佈在同一個大腦區域。例如:「謀殺」這個字附近就會有「犯罪」、「監禁」等字眼出現。另外,詞語的分佈亦有可能是和大腦結構本身功能有關:「間條」、「顏色」和「白色」這類與視覺原素相關的詞語,會在處理視覺神經的區域出現 [1]。除此之外,同一個位置可「儲存」多個詞語,詞語也不一定只在一個地方出現。一詞多義的特色會令詞語在大腦皮質不同位置出現:例如「top」字可以和衣服相關字眼一起,也可以在量度詞語所在地出現。

不同人的字詞類別分佈都十分相似 (Nature 影片截圖 )

不同人的字詞類別分佈都十分相似 (Nature 影片截圖 )

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為了更清楚看出詞語類型的分佈,他們將意思錄音中的詞語分類為社交、視覺、時間、數字等,並以不同顏色顯示。研究人員發現,左右腦的詞語組織的規律都是以同一套方法組織詞語;最有趣的是,不同人的詞語組織方式基本上都大同小異。這意味著人腦都是用類似方法將詞語組識好。

現時的研究或能幫助我們了解讀寫障礙,或者腦部創傷後,大腦會怎樣組織語言。Huth 相信在未來,若能編出個人「詞語分佈圖」,或者是透過收集大量不同人大腦「分佈圖」並組合後,便有機會從大腦活動估計到人在聽、說或者思考著甚麼資訊,令患上肌肉疾病而無法說話的病人,可以利用電腦替他們「說話」。

現階段雖然我們知道人腦會根據詞義來組織詞語,但只是對語言了解的一小步。 究竟製作出「圖譜」後是否真的可以以儀器準確選中心目中的詞語?而母語、文化和社會經驗會不會改變大腦的組織方法?最後,雙語者會不會有不同方法去紀錄詞語?這都是 Huth 團隊需要解決的問題。

註:研究團隊將其中一個大腦「圖譜」製作成互動網頁,可以從網頁中找到不同字詞分佈。

報告:
Huth, A.G., de Heer, W.A., Griffiths, T.L., Theunissen, F.E., & Gallant, J.L. (2016). Natural speech reveals the semantic maps that tile human cerebral cortex. Nature, 

原文:
The Guardian, Neuroscientists create ‘atlas’ showing how words are organised in the brain, 27 April 2016

文/eh

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