A map of the brain can tell what you're reading about

加州大学伯克利分校的神经科学家们创建了交互式地图，能够预测不同类别的词语会激活大脑的哪些区域。他们最新的地图专注于阅读故事时大脑的活动。

这些将于8月19日发表在《神经科学杂志》(Journal of Neuroscience)上的研究结果，进一步证明了不同人群拥有相似的语义（即词义）地形图，这为我们理解内在思想和叙事打开了又一扇门。该发现对学习以及从阅读障碍到失语症等言语障碍也具有实际意义。

“当前，越来越多的人通过有声读物、播客甚至音频文本来获取信息。我们的研究表明，无论他们是听还是读相同的材料，处理语义信息的方式是相似的，”研究主要作者、加州大学伯克利分校加兰特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（Fatma Deniz）表示。

在该研究中，参与者先收听流行播客系列《飞蛾广播时间》(The Moth Radio Hour)的故事，然后阅读相同的故事。研究人员使用功能性磁共振成像（fMRI）分别扫描他们在听和读两种状态下的脑部活动，对比了听与读的脑活动数据，发现基于两个数据集创建的地图几乎完全相同。

研究结果可通过交互式、3D、颜色编码的地图查看。在此地图中，词语（按视觉、触觉、数字、方位、暴力、思维、情感及社交等类别分组）如同鲜艳的蝴蝶般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。

该交互式3D大脑观察器计划于本月上线。

至于临床应用，这些地图可用于比较健康人群与患有中风、癫痫及脑损伤所致言语障碍患者的语言处理能力差异。德尼兹表示，理解这些差异有助于康复治疗。

这些语义地图还可为阅读障碍（一种广泛存在的、损害阅读能力的神经发育性语言处理障碍）的干预措施提供依据。

“如果未来我们发现阅读障碍者在听有声读物或其他录音时具有丰富的语义语言表征，这可能会促使更多音频材料进入课堂，”德尼兹说。

这对听觉处理障碍同样适用——此类患者无法区分构成词语的声音或“音素”。“比较听觉处理障碍患者的听读语义地图将非常有价值，”她补充道。

九名志愿者各自在功能性磁共振扫描仪内花费数小时，在研究人员监测其脑血流量的情况下，先后收听并阅读《飞蛾广播时间》的故事。

研究人员将两种状态下的脑活动数据，与故事的时间编码文本进行匹配，所得结果被输入计算机程序，该程序根据词语间的相互关系对词汇进行评分。

通过统计建模，研究人员将数千个词语按其语义关系排列在地图上。例如在"动物"类别下，可找到"熊"、"猫"和"鱼"等词。

这些覆盖至少三分之一大脑皮层的地图，使研究人员能准确预测哪些词语会激活大脑的哪些区域。

阅读实验的结果令德尼兹感到意外，她原本预期读者与听者在处理语义信息的方式上会存在差异。

"我们已知听到和读到相同词语时，少数脑区会被类似地激活。但我没料到在这两种感官模态下，如此广泛的脑区网络中的语义表征竟会如此高度相似，"德尼兹表示。

她的研究是2016年加兰特实验室实验的后续——当时记录了七名受试者在收听《飞蛾广播时间》故事时的脑部活动。

德尼兹称，未来的语义信息图谱绘制将包括对非英语使用者及患语言性学习障碍者的实验。

该研究的合著者包括安瓦尔·努涅斯-埃利萨尔德（Anwar Nunez-Elizalde）、亚历山大·休斯（Alexander Huth）和杰克·加兰特（Jack Gallant），他们均来自加州大学伯克利分校。