脳が言語の空白を埋める方法

新しい調査によると、配偶者の文章を書き終えるか、または空欄の質問に答えると、記憶のために脳の中継局を利用していることがわかります。

カリフォルニア大学バークレー校の研究者によると、これは言語を研究する科学者によってこれまでほとんど無視されてきた領域です。

研究者達は、ほとんどの研究は私たちの記憶に明らかに描かれている言語を話し、理解する一方で、相互関係を無視して、言語と記憶を脳の別々の機能として見ています。

彼らの新しい実験では、バークレーの心理学者は、記憶と言語が、記憶の関連付けで重要な役割を果たす海馬を介して深く関連していることを示しています。

海馬は脳の中心に位置し、ルーターのように機能して、オレンジの色、形、感触、香り、味などの関連する記憶をリンクし、関連付けを可能にします。

研究者によると、入ってくる単語を保存された知識に関連付ける海馬の役割は、文の意味を理解して生成するために必要です。

最近、海馬に損傷がある患者は、海馬が言語の関連に関与している場合に予想される種類の症状があったと報告されています：単語の意味を相互に関連付けたり、文章や談話から文脈情報を抽出する問題

「言語と海馬の間のリンクは、脳の言語領域に損傷を与えていない患者に見られる言語障害のいくつかの説明である可能性があります」と、カリフォルニア大学バークレー校の元ポスドク研究員であるヴィトリア・ピアイは現在語っています。オランダのナイメーヘンにあるラドブッド大学の上級研究員。

「実際の生活の中で起こるように言語を勉強し始めると、海馬が以前に考えていたよりも言語の奉仕において多くのことをしていることがわかると思います。」

研究のために、研究者たちは12人の海馬に挿入された電極を使用してニューロン活動を記録しました。たとえば、「彼は________で床を掃除した」などの明白な答えのある空白の文章を聞いた。

ほとんどの被験者で、海馬は、文を聞いている間、正しい答えを見つけたが答えの写真が表示される前に、高度に同期した活動を示した。これは、その地域が正しい言葉を思いつくために脳全体に関連を作っていることを示しています。この場合、ほうきと研究者は説明しました。

Piaiによれば、深部脳の記録は、ミリ秒ごとのニューロン発火をキャプチャし、脳がリアルタイムで言語を処理する方法を正確に示します。

言語研究では、脳内の酸素の流れを測定する機能的磁気共鳴画像法（fMRI）を最も頻繁に採用しています。これは遅いプロセスであり、研究者がほんの一瞬で起こる活動を測定することを可能にしないと、彼女は詳述しました。

「fMRIを用いた研究は、物事をどこに結び付けることができるかを示していますが、脳がこれらの物事をどのように組み合わせているのかを教えてくれません」とPiai氏は語った。

「私は、電気生理学の使用を開始して初めて「どのように」の質問にたどり着くことができると思います。電気生理学は、脱酸素化した血液よりも信号の神経活動とより直接的な関係があります。この実験は非常にエキサイティングです。なぜなら、言語と記憶をより統合的に理解し始め、実際にそれを調べ始める可能性があるからです。」

「言語は古典的に皮質で進化し、発生していると見なされてきたものです。それが私たちに言語があり、ネズミがいない理由です」とカリフォルニア大学バークレー校の心理学教授で元ヘッドヘレン・ウィルズ神経科学研究所。

「側頭葉の内側部分の海馬領域が人間の空間的および言語的記憶に関連していることはよく知られているという事実にもかかわらず、2つのフィールドは霧の中で走っている船のようであり、他の船がそこにあることを知らなかった。 」

カリフォルニア大学アーバインメディカルセンターおよびスタンフォード大学メディカルセンターで頭蓋内電極試験を受けているてんかん患者で実施された新しい研究では、異常な脳活動の原因を特定するために、ピアイはよく知られている行動効果を利用して言語における海馬の関与。彼女は脳のてんかんでない半球からのみ記録した。

以前の言語の研究では、「彼女は________でドアを閉めた」などの明確な答えが1つしかない場合は、「彼女が来たここに________を入れてください。」

新しい研究では、被験者は6音節の文章を聞いた後、一時停止してから、回答の写真が少し点滅しました。被験者は写真に名前を付けるよう求められました。

12科目のうち10科目では、拘束された文（明白な答えが1つだけあるもの）のみが、海馬に同期したシータ波のバーストを引き起こしました。

「ビトリアは、人間の海馬領域から直接録音すると、文がより拘束的になると、海馬がより活発になり、基本的に何が起こるかを予測することを示した」とKnightは言った。 「海馬は、メモリアクセスとメモリ処理に関連するリズミカルなシータアクティビティを構築し始めました。」

長年にわたり、ナイトと他の人々は、脳表面の電極、いわゆるエレクトロコルチコグラフィー、または頭蓋内記録と呼ばれる脳に挿入された電極を使用して脳活動を研究しており、記憶ニューロンが1秒あたり1〜80サイクル振動することを示しています。ただし、関連する記憶を表すニューロンは、1秒あたり4〜8サイクルの範囲の「シータ」リズムで振動します。

1つの理論は、これらの関連するニューロンの1つがトリガーされると、同じ周波数で振動するすべてのニューロンが同時に発火し、関連する記憶を思い出させるというものです。オレンジのにおいは、心の中の絵、オレンジの味とにおい、そしてオレンジに関連する肯定的または否定的な感情を引き起こします。

同様に、拘束された文は、関連する記憶の間で同期された振動を徐々に構築します。 「彼は________で床を掃除しました」という文の場合、「掃除」と「床」は、関連するメモリをエンコードする異なるニューロンのセットで同期振動をトリガーし、両方に密接に関連する唯一の単語「ほうき」と重複します。

ピアイは、私たちが制約のない文を聞いたときに、その単語が関連した、または重複した関連を引き起こしたりしないと疑っています。

新しい発見は、頭蓋内記録を用いて全く新しい研究領域を切り開き、言語と記憶の間の関係の詳細を調査することができるとナイトは言った。

「この研究は、文が時間とともに進化するにつれて記憶が寄与することを示しています。それは私たちの言語システムのリアルタイムの一部であり、言語システムのスレーブではありません」と彼は言った。

研究はジャーナルに掲載されました 全米科学アカデミーの議事録。

出典：カリフォルニア大学バークレー校