神经科学家创建了交互式地图，能够预测不同类别的词汇激活大脑的具体位置。他们最新的地图聚焦于阅读故事时大脑中发生的活动。
加州大学伯克利分校的神经科学家创建了交互式地图，可以预测不同类别的词汇激活大脑的部位。他们最新的地图聚焦于阅读故事时大脑的活动情况。
这些发现将于8月19日发表在《神经科学杂志》上，提供了进一步的证据，表明不同的人拥有相似的语义——即词义——拓扑结构，为探索我们的内在思想和叙述打开了另一扇门。它们对学习以及从阅读障碍到失语症等语言障碍也具有实际应用意义。
“在越来越多的人通过有声读物、播客甚至音频文本获取信息的当下，我们的研究表明，无论是聆听还是阅读相同的材料，人们处理语义信息的方式都是相似的，”该研究的主要作者、加州大学伯克利分校Gallant实验室神经科学博士后研究员、伯克利数据科学研究所前数据科学研究员法特玛·德尼兹说。
在这项研究中，参与者先聆听来自流行播客系列“The Moth Radio Hour”的故事，随后阅读相同的故事。研究人员利用功能性磁共振成像，在聆听和阅读两种条件下对参与者的大脑进行扫描，对比了聆听与阅读时的大脑活动数据，结果发现基于这两组数据构建的地图几乎完全相同。
这些结果可以在一个交互式、3D、彩色编码的地图中查看，其中词汇被分为视觉、触觉、数字、位置、暴力、心理、情感和社会等类别，像鲜活的蝴蝶一样呈现在扁平化的大脑皮层上。大脑皮层是大脑表面卷曲的灰质层，负责协调感觉和运动信息。
这款交互式3D大脑查看器计划于本月上线。
在临床应用方面，这些地图可用于比较健康人群与中风、癫痫及脑损伤导致语言功能受损患者的语言处理过程。德尼兹表示，理解这些差异有助于开展康复治疗。
这些语义地图还可以为阅读障碍的干预提供指导，这是一种广泛的、损害阅读能力的神经发育性语言处理障碍。
“如果未来我们发现阅读障碍患者在聆听有声读物或其他录音时拥有丰富的语义语言表征，那么就可以将更多的音频材料引入课堂，”德尼兹说。
这同样适用于听觉处理障碍，即患者无法辨别构成单词的声音或“音素”。她表示：“能够对比听觉处理障碍患者的聆听和阅读语义地图将非常有帮助。”
九名志愿者每人都在功能性磁共振扫描仪中待了数小时，聆听并阅读来自“The Moth Radio Hour”的故事，同时研究人员测量了他们的脑血流量。
随后，研究人员将两种条件下的大脑活动数据与故事的时间编码转录文本进行匹配，并将结果输入到一个计算机程序中，该程序根据词汇之间的关系对其进行评分。
利用统计建模，研究人员根据语义关系将数千个词汇排列在地图上。例如，在动物类别下，可以找到“bear”（熊）、“cat”（猫）和“fish”（鱼）等词汇。
这些地图覆盖了至少三分之一的大脑皮层，使研究人员能够准确预测哪些词汇会激活大脑的哪些部位。
阅读实验的结果令德尼兹感到惊讶，她原本预计阅读者与聆听者在处理语义信息的方式上会存在一些差异。
“我们知道，当听到一个词和阅读同一个词时，有少数大脑区域会被相似地激活，但我没有预料到在这两种感觉模态下，大片大脑区域网络中的意义表征竟会如此高度相似，”德尼兹说。
她的研究是Gallant实验室2016年一项研究的后续工作，该研究记录了七名受试者聆听“The Moth Radio Hour”故事时的大脑活动。
德尼兹表示，未来的语义信息图谱绘制将包括针对讲英语以外语言的人群，以及患有语言型学习障碍的人群的实验。
该研究的合著者包括安瓦尔·努涅斯-埃利萨尔德、亚历山大·赫斯和杰克·加兰特，他们均来自加州大学伯克利分校。