Neurowissenschaftler erstellen 'Atlas' zeigt, wie Wörter im Gehirn organisiert sind

Mit Bildgebung des Gehirns haben Wissenschaftler baute eine Karte anzeigen, wie Wörter und ihre Bedeutungen in verschiedenen Regionen des Gehirns dargestellt werden

Wissenschaftler haben einen "Atlas des Gehirns" erstellt, die zeigt, wie die Bedeutungen von Wörtern in verschiedenen Regionen der Orgel angeordnet sind.

Wie eine bunte Decke über den Kortex, der Atlas zeigt in Regenbogen Farben wie einzelne Wörter gelegt und die Konzepte, die sie vermitteln in Klumpen der weißen Substanz gruppiert werden können.

"Unser Ziel war es, eine Riese zu bauen Atlas, das zeigt, wie ein speziellen Aspekt der Sprache ist im Gehirn, in diesem Fall Semantik oder die Bedeutungen der Wörter, vertreten", sagte Jack Gallant, Neurowissenschaftler an der University of California, Berkeley.

Keine einzelne Hirnregion hält ein Wort oder Konzept. Ein einzelnes Gehirn Fleck ist mit einer Reihe von verwandten Wörtern verbunden. Und jedes einzelnes Wort leuchtet auf vielen verschiedenen Stellen. Zusammen bilden sie Netzwerke, die die Bedeutungen eines Wortes repräsentieren wir verwenden: Lebens und der Liebe; Tod und Steuern; Wolken, Florida und BH. Alle Leuchten auf ihre eigenen Netze.

Beschrieben als eine "Tour De Force" von einem Forscher, der nicht an der Studie beteiligt war, der Atlas zeigt, wie moderne Bildgebung verwandeln unser Wissen von, wie das Gehirn einige ihrer wichtigsten Aufgaben durchführt. Mit Weiterentwicklungen könnte die Technologie eine profunde Auswirkung auf Medizin und anderen Bereichen haben.

"Es ist möglich, dass dieser Ansatz verwendet werden, könnte um Informationen über welche Wörter, die eine Person hören, lesen, zu entschlüsseln oder vielleicht sogar denken,", sagte Alexander Huth, der Erstautor der Studie. Eine Einsatzmöglichkeit wäre eine Sprache-Decoder, die Menschen zum Schweigen gebracht durch Bewegungsneuronkrankheit oder locked-in Syndrom durch einen Computer sprechen könnte.

Um den Atlas zu erstellen, erfasst die Wissenschaftler Volkspartei Hirnaktivität während sie Geschichten vorgelesen auf The Moth Radio Hour, eine US-Radio-Show hörten. Dann verglichen sie die Transkripte der Geschichten mit dem Gehirn Aktivitätsdaten zu zeigen, wie Gruppen von verwandten Wörtern Neuronale Reaktionen in 50.000 bis 80.000 erbsengroße Flecken am ganzen der Hirnrinde ausgelöst.

Huth verwendet Geschichten von The Moth-Radio-Stunde, weil sie kurz und überzeugend sind. Je mehr spannende Geschichten, desto sicherer die Wissenschaftler wäre, dass die Menschen, die zu scannenden konzentriert sich auf die Wörter und nicht abdriften. Sieben Leute hörten Geschichten jeweils zwei Stunden. Pro Person, das belief sich auf rund 25.000 Wörter hören- und mehr als 3.000 verschiedene Wörter - wie sie in den Scanner legen.

Der Atlas zeigt, wie Worte und verwandte Begriffe dieselben Regionen des Gehirns ausüben. Beispielsweise ist auf der linken Seite des Gehirns, über dem Ohr eines der kleinen Gebiete, die das Wort "Opfer" darstellt. Die gleiche Region reagiert auf "getötet", "verurteilt", "ermordet" und "gestanden". Auf der rechten Seite des Gehirns, in der Nähe der Spitze des Kopfes, ist eines der Gehirn-Spots durch familiäre Bedingungen aktiviert: "Frau", "Mann", "Kinder", "Eltern".

Jedes Wort ist von mehr als einer Stelle vertreten, denn Worte sind in der Regel mehrere Bedeutungen haben. Ein Teil des Gehirns, beispielsweise reagiert zuverlässig auf das Wort "Top", zusammen mit anderen Worten, die Kleidung zu beschreiben. Aber das Wort "Top" aktiviert viele andere Regionen. Einer von ihnen reagiert auf Zahlen und Messungen, um Gebäude und Plätze. Die Wissenschaftler haben eine interaktive Website erstellt, wo die Öffentlichkeit den Gehirn-Atlas erkunden können.

Auffallend, ähnelten sich die Gehirn-Atlanten für alle Beteiligten, was darauf hindeutet, dass ihr Gehirn die Bedeutungen der Wörter in der gleichen Weise organisiert. Die Wissenschaftler gescannt aber nur fünf Männer und zwei Frauen. Alle sind englische Muttersprachler, und zwei sind die Autoren der Studie, veröffentlicht in der Natur. Es ist sehr möglich, dass Menschen unterschiedlicher Herkunft und Kulturen unterschiedliche semantische Gehirn Atlanten.

Bewaffnet mit dem Atlas, können Forscher nun die Gehirnnetzwerke zusammensetzen, die völlig unterschiedliche Konzepte von Zahlen zu Mord und Religion darstellen. "Die Idee des Mordes einiges im Gehirn repräsentiert," sagte Gallant.

Verwenden die gleiche Beute von Daten, hat die Gruppe neue Atlanten begonnen, die zeigen, wie das Gehirn Informationen zu anderen Aspekten der Sprache von Phonemen Syntax hält. Ein Gehirn-Atlas für Narrative Struktur hat bisher schwer fassbaren, bewährt. "Jedes Mal, wenn wir mit einer Reihe von narrativen Funktionen kommen, wir gesagt bekommen, dass sie den richtigen Satz von narrativen Funktionen sind nicht", sagte Gallant.

URI Hasson, Neurowissenschaftler an der Princeton University, lobte die Arbeit. Im Gegensatz zu vielen Studien, die Aktivität des Gehirns betrachtet, als eine isolierte Wort oder Satz gesprochen wurde, hatte Gallant Team Aufschluss darüber, wie das Gehirn in einem realen Szenario gearbeitet sagte er. Der nächste Schritt sei einen umfassende und präzise semantische Gehirn-Atlas zu erstellen. Letztlich glaubt Hasson, dass es möglich sein wird, die Wörter zu rekonstruieren, die eine Person von ihrer Aktivität des Gehirns denkt. Die ethischen Implikationen sind enorm. Ein harmloser Gebrauch sähe Hirnaktivität verwendet, um festzustellen, ob politische Botschaften wirksam in der Öffentlichkeit mitgeteilt worden sind. "Es gibt so viele Auswirkungen, und wir kaum die Oberfläche berühren," sagte er.

Lorraine Tyler, eine kognitive Neurowissenschaftler und Leiter des Zentrums für sprach-, Sprech- und das Gehirn an der Cambridge University sagte der Forschung eine "Tour De Force in Umfang und Methoden". Aber der Gehirn-Atlas in seiner jetzigen Form nicht einfangen, feine Unterschiede in der Wortbedeutungen. Nehmen Sie das Wort "Tisch". Es viele verschiedene Gruppen angehören kann, sagt Tyler. "Es kann sein, etwas zu Essen aus, Dinge aus Holz, Dinge, die schwer, Dinge, die mit vier Beinen, nicht animieren Objekte sind und so weiter. Diese Art von detaillierte semantische Informationen, die Worte, um flexibel eingesetzt werden kann bei der Analyse verloren ist", sagte sie. "Während dieser Forschung in seiner Tragweite wegweisenden ist, gibt noch viel zu lernen, wie Semantik im Gehirn repräsentiert wird."