Человеческий мозг, похоже, хранит смысл слов в общем, не зависящем от языков формате, и лишь поверх него накладывает конкретные языки.
Новое исследование предоставило прямые доказательства того, что мозг использует общую организационную структуру для представления смысла слов независимо от языка. Записывая активность отдельных нейронов у билингвов, ученые обнаружили: хотя каждый язык опирается на различные паттерны клеточной активности, общая структурная связь между значениями слов остается постоянной.
Команда специалистов Медицинского колледжа Бэйлора, Университета Райса и Университета Сонгюнгван изучала четырех полностью сбалансированных билингвов, которые говорили на английском и испанском языках. Все пациенты проходили хирургическое лечение резистентной к лекарствам эпилепсии, что предоставило ученым редкую возможность имплантировать высокоплотные микроэлектроды непосредственно в гиппокамп — область мозга, играющую центральную роль в формировании памяти и связывании концепций.
«Наши результаты показывают, что мозг может хранить значение в языково-независимом формате, — объясняет соавтор исследования, профессор нейрохирургии в Медицинском колледже Бэйлора Самир Шет. — Разные языки, похоже, получают доступ к общей концептуальной карте мозга, а не создают полностью отдельные представления о мире».
Участники выполняли три задачи: пассивно слушали подкасты и аудиокниги на двух языках, читали вслух короткие фразы и вели свободные разговоры с носителями каждого языка. Ученые синхронизировали аудио с записями нейронной активности, отслеживая реакцию мозга на конкретные слова.
Анализ показал, что специфические профили активности большинства отдельных нейронов существенно различались между английским и испанским языками. Отдельный нейрон мог сильно реагировать на английское слово «dog», но оставаться неактивным для испанского «perro». То есть на уровне отдельных клеток мозг использовал разные пути для каждого языка.
Однако если смотреть на популяцию нейронов в целом, обнаружилась удивительная закономерность: геометрия смыслового пространства сохранялась. Математические расстояния между ответами на разные слова в английском почти идеально соответствовали расстояниям между эквивалентными словами в испанском. Проще говоря, мозг использует одну и ту же внутреннюю «карту смыслов», но читает ее по разным осям в зависимости от языка — как если бы мы рассматривали один и тот же трехмерный объект под разными углами.
Интересно, что когда ученые сравнили нейронную геометрию с внутренними представлениями искусственной модели multilingual BERT, оказалось, что и мозг, и ИИ организуют смыслы похожим образом: и там, и там значения представлены как точки в многомерном пространстве, с сохранением отношений между ними.
Авторы отмечают, что работа пока опирается на данные всего четырех человек, которые с раннего детства владеют двумя близкородственными языками — английским и испанским. Пока неясно, одинаковая ли геометрия будет, скажем, у пары «английский — китайский» или у людей, которые выучили второй язык во взрослом возрасте
Тем не менее результаты дают редкий взгляд на то, как мозг двуязычных людей «держит в голове» два разных языка: не в виде двух отдельных словарей, а как общую систему смыслов с разными «проекциями». Это важно не только для нейробиологии и лингвистики, но и для практического применения — от разработки более естественных интерфейсов «мозг–компьютер» до реабилитации речи и создания ИИ, лучше понимающего человека.
