Международная исследовательская группа под руководством Университета Карнеги-Меллона обнаружила, что когда мозг "читает" или расшифровывает предложение на английском или португальском языках, его модели нейронной активации одинаковы.
Исследование, опубликованное в NeuroImage, впервые показывает, что разные языки имеют похожие нейронные сигнатуры для описания событий и сцен. Используя алгоритм машинного обучения, исследовательская группа смогла понять взаимосвязь между значением предложения и паттернами активации мозга на английском языке, а затем распознать значение предложения на основе паттернов активации на португальском языке. Результаты могут быть использованы для улучшения машинного перевода, декодирования мозгом на разных языках и, возможно, обучения второму языку.
"Это говорит нам о том, что по большей части язык, который мы выучили, не меняет организации мозга," сказал Марсель Джаст, D.О. Профессор психологии Университета Хебба и пионер в использовании методов визуализации мозга и машинного обучения для определения того, как мозг расшифровывает мысли и концепции.
"Семантическая информация представлена в одном и том же месте мозга и одинаково для всех. Знание этого означает, что интерфейсы мозг-мозг или мозг-компьютер, вероятно, могут быть одинаковыми для носителей всех языков," Просто сказал.
В рамках исследования 15 носителей португальского языка, восемь из которых говорили на португальском и английском языках, прочитали 60 предложений на португальском языке, используя сканер функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ). Вычислительная модель, разработанная CMU, смогла предсказать, какие предложения участники читали на португальском языке, основываясь только на паттернах активации.
Вычислительная модель использует набор из 42 семантических характеристик на уровне концепта и шесть маркеров ролей концептов в предложении, таких как агент или действие, для определения паттернов активации мозга на английском языке.
Модель с точностью 67% предсказывала, какие предложения были прочитаны на португальском языке. Полученные изображения мозга показали, что паттерны активации для 60 предложений были в одних и тех же местах мозга и с одинаковыми уровнями интенсивности как для предложений на английском, так и на португальском языках.
Кроме того, результаты показали, что паттерны активации можно сгруппировать в четыре семантические категории, в зависимости от направленности предложения: люди, места, действия и чувства. Группы были очень похожи для разных языков, усиление организации информации в мозгу одинаково, независимо от языка, на котором она выражена.
"Модель межъязыкового прогнозирования отражает концептуальную суть описываемого события или состояния в предложениях, а не зависит от конкретных языковых особенностей. Он продемонстрировал способность прогнозирования метаязыка на основе нейронных сигналов разных людей, языков и двуязычного статуса," сказал Инь Ян, научный сотрудник кафедры психологии CMU и первый автор исследования.
Обнаружение того, что мозг декодирует одинаковые предложения на разных языках, – один из многих прорывов в исследованиях мозга, произошедших в Карнеги-Меллон. CMU создал одних из первых наставников по когнитивным технологиям, помог разработать победившего в Jeopardy Watson, основал новаторскую докторскую программу в области нейронных вычислений и является колыбелью искусственного интеллекта и когнитивной психологии. Опираясь на свои сильные стороны в области биологии, информатики, психологии, статистики и инженерии, CMU запустил BrainHub, инициативу, которая фокусируется на том, как структура и активность мозга приводят к сложному поведению.