Российские нейрофизиологи с участием исследователей НИУ ВШЭ показали, что изучать восприятие естественной речи можно с помощью метода вызванных потенциалов, который раньше в основном применяли для отдельных слов и коротких фраз. Об этом «Газете.Ru» сообщили в пресс-службе образовательного учреждения.
Обычно исследования речи строятся на повторении одинаковых стимулов — звуков, слов или специальных фраз. После этого ученые усредняют сигналы мозга, чтобы выделить устойчивую реакцию. Однако такой подход плохо отражает восприятие реальной речи, когда человек непрерывно обрабатывает поток информации, прогнозирует следующие слова и связывает их с уже услышанным.
Ученые из НИУ ВШЭ и Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН решили проверить, можно ли адаптировать этот метод для анализа целой истории. В эксперименте участвовали 27 взрослых добровольцев, которые слушали пятиминутный научно-популярный текст о ежах, пока исследователи регистрировали активность их мозга с помощью магнитоэнцефалографии (МЭГ).
Затем ученые анализировали сигналы не по отдельным словам, а по их смысловой близости к предыдущему контексту. Для оценки использовали языковую модель fastText.
«Если в рассказе уже говорится о ежах, их детенышах и образе жизни, то слова «ежата», «живут» и «маленький» будут близки контексту, а «белобрюхий», «родственник» или «ферма» — более далеки», — пояснила эксперт Научно-учебной лаборатории когнитивных исследований НИУ ВШЭ Наталия Жожикашвили.
Выяснилось, что слова, хуже вписывающиеся в предыдущий контекст, мозг обрабатывал дольше: реакция возникала через 616–666 миллисекунд после начала слова. Исследователи связывают это с так называемой P600-подобной активностью — сигналом, который появляется, когда мозгу сложно встроить слово в общий смысл фразы.
При этом на английском языке похожий эффект ранее наблюдали быстрее — через 380–600 миллисекунд. Авторы предполагают, что задержка связана с особенностями русского языка: падежами, окончаниями и более сложной морфологией.
Отдельно ученые изучили служебные слова — предлоги, союзы и частицы. Оказалось, мозг реагирует на них в два этапа. Первый всплеск активности возникал через 166–312 миллисекунд и, вероятно, отражал определение грамматической роли слова. Второй — через 470–654 миллисекунды — может быть связан с прогнозированием: получив союз или предлог, мозг заранее готовится к следующему слову.
Контрольный анализ частично подтвердил эту гипотезу: слова после служебных элементов вызывали раннюю реакцию мозга уже через 48–98 миллисекунд.
По словам ведущего научного сотрудника Центра нейроэкономики и когнитивных исследований НИУ ВШЭ Ольги Мартыновой, метод может оказаться полезным для диагностики речевых нарушений, включая дислексию.
«У детей с дислексией нарушена обработка не только письменной, но и звуковой речи. Неинвазивный метод вроде МЭГ позволяет исследовать речевую обработку без устных ответов участника», — отметила она.
Ранее российские ученые приблизились к созданию нового лекарства от Паркинсона.
