Ученые рассказали, какие предложения оказывают наибольшее влияние на мозг

С помощью сети искусственного языка нейробиологи Массачусетского технологического института выяснили, какие предложения с наибольшей вероятностью активируют ключевые центры обработки речи в мозге.

Новое исследование показывает, что более сложные предложения, либо из-за необычной грамматики, либо из-за неожиданного значения, вызывают более сильную реакцию в этих центрах языковой обработки. Очень простые предложения почти не задействуют эти области, и бессмысленные последовательности слов тоже мало что для них делают.

Например, исследователи обнаружили, что эта мозговая сеть была наиболее активна при чтении необычных предложений, таких как «Сигналы покупки и продажи остаются частностями», взятых из общедоступного набора языковых данных. Однако она затихала, когда читали что-то очень простое, например: «Мы сидели на диване».

В этом исследовании ученые сосредоточились на областях обработки речи, обнаруженных в левом полушарии мозга, которое включает в себя область Брока, а также другие части левой лобной и височной долей мозга.

Исследователи начали с составления набора из 1000 предложений, взятых из самых разных источников — художественной литературы, транскрипции устной речи, веб-текста, научных статей и многих других.

Пять участников-людей читали каждое предложение, в то время как исследователи измеряли активность их языковой сети с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ). Затем исследователи ввели те же 1000 предложений в большую языковую модель — модель, похожую на ChatGPT, которая учится генерировать и понимать язык, предсказывая следующее слово в огромных объемах текста — и измерили шаблоны активации модели в ответ на каждое предложение. предложение.

Получив все эти данные, исследователи обучили картографическую модель, известную как «модель кодирования», которая связывает паттерны активации, наблюдаемые в человеческом мозге, с паттернами, наблюдаемыми в модели искусственного языка. После обучения модель сможет предсказать, как сеть человеческого языка отреагирует на любое новое предложение, основываясь на том, как сеть искусственного языка отреагировала на эти 1000 предложений.

Затем исследователи использовали модель кодирования, чтобы идентифицировать 500 новых предложений, которые будут генерировать максимальную активность в человеческом мозге («двигательные» предложения), а также предложения, которые будут вызывать минимальную активность в языковой сети мозга («подавляющие» предложения). 

В группе из трех новых участников-людей исследователи обнаружили, что эти новые предложения действительно стимулируют и подавляют мозговую активность, как и предполагалось. Чтобы выяснить, почему определенные предложения стимулируют активность больше, чем другие, исследователи проанализировали предложения на основе 11 различных лингвистических свойств, включая грамматичность, правдоподобие, эмоциональную валентность (положительную или отрицательную), а также то, насколько легко визуализировать содержание предложения.

Для каждого из этих свойств исследователи попросили участников краудсорсинговых платформ оценить предложения. Они также использовали вычислительную технику для количественной оценки «неожиданности» каждого предложения или того, насколько оно необычно по сравнению с другими предложениями.

Этот анализ показал, что предложения с более высоким уровнем неожиданности вызывают более сильные реакции в мозгу. По словам исследователей, это согласуется с предыдущими исследованиями, показывающими, что людям труднее обрабатывать предложения с более высоким уровнем неожиданности.