Учёные из Нью-Йоркского университета проверили, как люди превращают одиночные слова в связные фразы.
В ходе исследования ученые использовали электрокортикографию (ЭКГ). ЭКГ — это регистрация электрической активности мозга с помощью электродов, помещенных внутри черепа, что обеспечивает высокое пространственное разрешение. Эксперимент проводился на 10 пациентах-нейрохирургах в возрасте от 20 до 45 лет, которые проходили обследование на рефрактерную эпилепсию. В группе участников три женщины и семь мужчин.
Для выполнения речевых заданий участники сеанса должны были называть слова на картинках и составлять предложения по описанию сцен из мультфильмов. Продолжительность процедуры составила 40 минут. В качестве персонажей выбрали «курицу», «собаку», «Дракулу», «Франкенштейна», «ниндзя» и «медсестру». Фонемы, то есть минимальные единицы языка, подбирались с учетом частоты употребления, количества слогов, а также того, являются ли это собственные или нарицательные имена, для упрощения идентификации при анализе.
Участникам поручили составить активные и пассивные предложения. Например, на вопрос «Кто кого ударил?» ожидали ответа «Дракула ударил Франкенштейна», где подлежащее указывало на приоритет одного имени по отношению к другим. На вопрос «Кого кого ударил?», соответственно, ожидался ответ «Франкенштейн был ударен Дракулой», где подлежащее обозначало объект действия, а дополнение — действующее лицо. Все вопросы имели формат: «Кто кого [глагол]-ing?» или «Кто кого [глагол]-ed?». Использовалось 10 глаголов: сжигать, бить, гипнотизировать, измерять, тыкать, пугать, рвать, распылять, щекотать, спотыкаться.
Исследователи для анализа данных использовали машинное обучение. Сначала определён уникальный мозговой паттерн активности для каждого из слов в самостоятельном значении, затем изучены эти паттерны во времени, то есть в наборном слове.
Исследования выявили, что корковые паттерны, представляющие собой устойчивые модели активности мозга, отвечающие за кодирование отдельных слов, сохраняют стабильность при выполнении различных задач. Механизм упорядочивания речи мозгом изменяется в зависимости от синтаксической организации предложения.
Учёные выяснили, что для построения более сложных пассивных конструкций типа «Франкенштейна поразил Дракула» мозгу необходимо обрабатывать и удерживать больше информации. Интересно, что это совпадает с лингвистическим наблюдением: в большинстве языков мира носители предпочитают располагать субъектов перед объектами.
Существует шесть возможных порядков, в которых язык может располагать подлежащее, глагол и дополнение: подлежащее – глагол – дополнение (как в английском «I eat cake»), подлежащее – дополнение – глагол (как в фарси «man keik mikhoram», буквально «I cake eat») и так далее.
Из шести логически возможных порядков слов менее пяти процентов языков размещают дополнения перед подлежащими, которые более значимы семантически (например, дополнение — подлежащее — глагол). Авторы статьи предполагают, что формирование нераспространенных структур требует больших когнитивных усилий от человека. Со временем языковые модели развиваются с учетом экономии языковых средств, а на эволюцию языка влияют изменения префронтальной коры головного мозга.
Научная работа опубликована в журнале Communications Psychology.
