Исследование: какие фразы сильнее возбуждают речевые зоны мозга

Зоны мозга, связанные с обработкой речи, почти не «подают голос», когда мы читаем грамматически простые и понятные предложения. Однако их активность возрастает, когда мы продираемся сквозь сложный текст. Но насколько сложным он должен быть?

Исследователи из Массачусетского технологического института решили проверить, как речевые зоны реагируют на фразы разной сложности.

Для начала они выбрали 1000 предложений из художественной литературы, расшифровок устной речи, текстов интернета, научных статей и других источников. Затем пять участников читали каждое предложение, в то время как исследователи измеряли активность мозга с помощью фМРТ.

Затем специалисты ввели те же 1000 предложений в большую языковую модель — нейросетевую программу, похожую на ChatGPT, которая учится порождать и понимать языковые выражения, предсказывая следующее слово в огромных объемах текста, — и зафиксировали паттерны активации модели в ответ на каждое предложение.

На этих данных исследователи обучили другую модель (модель кодирования), которая связывает паттерны активации, наблюдаемые в человеческом мозге, с паттернами, наблюдаемыми в большой языковой модели. После обучения модель кодирования могла предсказать, как человеческий мозг отреагирует на любое новое предложение, основываясь на том, как большая языковая модель отреагировала на эти 1000 предложений.

Затем исследователи использовали модель кодирования, чтобы определить 500 новых «стимулирующих» предложений, которые вызовут максимальную мозговую активность, а также предложения, которые вызовут минимальную активность. К эксперименту были привлечены еще три участника; с их помощью было показано, что новые наборы предложений действительно стимулируют и подавляют активность мозга, как и было предсказано.

Выяснилось, что наиболее стимулирующими для речевых зон мозга были фразы с необычными словами и грамматическими конструкциями. Такие непривычные высказывания вызывали сильный отклик на фМРТ. А вот простые предложения вроде мы сидели на кровати — или, наоборот, слишком запутанные и заумные — почти не вызывали активации в целевых зонах.

Понимание того, какие стимулы вызывают активацию зон мозга, позволяет исследователям лучше понимать природу языка. Такое знание может иметь и практическую отдачу — скажем, при составлении программ обучения языку.