Ученые из Нью-Йоркского университета (США) провели исследование, чтобы понять, как человек создает смысловые связи из отдельных слов. Ранее научные исследования фокусировались на процессе формирования слов, но не на механизмах, лежащих в его основе.
Используя записи электрокортикографии (ЭкоГ) высокого разрешения, ученые провели исследование. ЭкоГ – это метод регистрации электроэнцефалограммы с помощью электродов, имплантированных непосредственно в череп, что обеспечивает высокую точность определения местоположения активности. В эксперименте приняли участие 10 пациентов, которым проводилось обследование в связи с неконтролируемой медикаментозным лечением эпилепсии. Среди них было три женщины и семь мужчин в возрасте от 20 до 45 лет.
Участникам исследования необходимо было выполнить задания, включающие называние отдельных слов по изображениям и построение предложений, описывающих сцены из мультфильмов. Продолжительность сеанса составляла 40 минут. Для исследования были выбраны образы «курица», «собака», «Дракула», «Франкенштейн», «ниндзя» и «медсестра». Выбор этих минимальных единиц языка (фонем) основывался на нескольких критериях, таких как частота использования, количество слогов и принадлежность к собственным или нарицательным именам, чтобы упростить их идентификацию в процессе анализа.
После этого участникам необходимо было сформировать активные и пассивные синтаксические конструкции. Например, на вопрос «Кто кого ударил?» предполагался ответ «Дракула ударил Франкенштейна», чтобы подлежащее соответствовало первому смысловому элементу в последовательности имен. А на вопрос «Кого кто ударил?», ожидался ответ «Франкенштейн был ударен Дракулой», где подлежащее обозначает не действующее лицо, а объект воздействия, а дополнение — того, кто совершает действие. Таким образом, все вопросы имели структуру: «Кто кого [глагол]-ing?» или «Кто кого [глагол]-ed?». Использовалось десять глаголов: burn (сжигать), hit (бить), hypnotize (гипнотизировать), measure (измерять), poke (тыкать), scare (пугать), scrap (рвать), spray (распылять), tickle (щекотать), trip (спотыкаться).
Для анализа полученных данных исследователи использовали методы машинного обучения. Изначально они выявили индивидуальные паттерны мозговой активности, соответствующие каждому произнесенному слову, и затем проследили изменения этих паттернов во времени, при обработке наборов слов.
Исследования выявили, что корковые паттерны, представляющие собой устойчивые модели активности мозга, отвечающие за кодирование отдельных слов, сохраняют свою стабильность при решении разных задач. Тем не менее, организация речи мозгом претерпевает изменения в зависимости от синтаксической структуры предложений.
По результатам исследований, для формирования сложных предложений с пассивным залогом, например, «Франкенштейн был поражен Дракулой», мозг вынужден удерживать и обрабатывать больший объем информации. Интересно, что это соответствует лингвистическому наблюдению о том, что в большинстве языков носители предпочитают ставить подлежащее до дополнения.
Существует шесть возможных вариантов расположения подлежащего, глагола и дополнения в языке: например, подлежащее — глагол — дополнение (как в английском «I eat cake») или подлежащее — дополнение — глагол (как во фарси «man keik mikhoram», что дословно переводится как «I cake eat»), и так далее.
Из шести логически возможных вариантов расположения слов в предложении, лишь в немногих языках дополнения предшествуют более важным по смыслу подлежащим (например, дополнение — подлежащее — глагол). Как отмечают авторы статьи, создание таких структур требует значительных когнитивных усилий. Со временем языковые модели формируются с учетом экономии языковых средств, а на эволюцию языка влияет динамика префронтальной коры головного мозга.
Научная работа опубликована в журнале Communications Psychology.