Mapa obszarów mózgu

Mapa obszarów mózgu odpowiedzialnych za rozumienie słów i zdań pomoże w terapii i nauce języków - pisze Krzysztof Urbański.

Publikacja: 28.11.2014 07:11

Mapa obszarów mózgu

Foto: AFP

Eksperyment przeprowadzony przez naukowców z amerykańskiego Uniwersytetu Carnegie Mellon pozwolił zobrazować obszary mózgu aktywne podczas czytania.

Ośmiu uczestników badań czytało rozdział powieści „Harry Potter i kamień filozoficzny". Komputer analizował pracę mózgu osoby biorącej udział w badaniu na podstawie obrazów otrzymanych z funkcjonalnego magnetycznego rezonansu jądrowego (fMRI).

Badacze otrzymali pierwszy model obliczeniowy czytania. Mogli określić, które części mózgu są odpowiedzialne za takie procesy, jak analiza zdań, rozpoznawanie znaczenia słów i zrozumienie relacji między postaciami powieści.

Model okazał się tak dokładny, że badacze byli w stanie przewidzieć rejon aktywności mózgu dla nowych fragmentów tekstu. Na podstawie obrazu uzyskanego przez fMRI byli nawet w stanie powiedzieć z 74-proc. dokładnością, który z dwóch różnych fragmentów tekstu czytał badany. Wyniki eksperymentu opublikowano w internetowym wydaniu magazynu „PLoS ONE".

– Analiza wielu cząstkowych procesów w mózgu w tym samym czasie nie ma precedensu w neurobiologii poznawczej – powiedział Tom Mitchell, jeden z prowadzących ten eksperyment. – Na początku byliśmy sceptyczni. Ale ku naszemu zaskoczeniu otrzymaliśmy wspaniałe mapy mózgu obrazujące skomplikowane procesy myślowe.

Naukowcy przyznają, że model jest wciąż niedokładny, ale może być przydatny w nauce czytania i diagnozowaniu zaburzeń, takich jak dysleksja. Będzie też służyć lekarzom w śledzeniu postępów leczenia pacjentów po udarze mózgu. Może być wykorzystywany także do rozwiązywania problemów podczas nauki języka obcego.

– Jeśli mam problemy z uczeniem się nowego języka, mogę mieć problem z określeniem, czego dokładnie nie rozumiem – powiedział Mitchell. – Kiedy nie mogę zrozumieć zdania, skanowanie mózgu może pokazać, czy region mojego mózgu odpowiedzialny za gramatykę nie jest aktywowany prawidłowo, czy też przyczyna leży w tej części mózgu, która odpowiada za rozumienie poszczególnych słów.

Naukowcy musieli sobie poradzić z powolnym tempem pracy fMRI – jedno skanowanie na dwie sekundy. Przyswojenie jednego słowa następowało co pół sekundy – na każdy okres między skanowaniami przypadały więc cztery wyrazy. Badacze zidentyfikowali 195 szczegółowych cech każdego słowa – od liczby liter, z jakich się składa, do jego funkcji gramatycznej. Następnie komputer wyposażony w algorytm uczenia maszynowego analizował centymetr po centymetrze sześciennym aktywność mózgu oddzielnie dla każdego czterowyrazowego segmentu.

– Stopniowo algorytm był w stanie skojarzyć cechy słów z aktywnością poszczególnych rejonów mózgu – powiedziała Leila Wehbe, która zaprojektowała badania. – Uczestnicy eksperymentu czytali rozdział książki, który opowiada o pierwszej lekcji latania Harry'ego. Okazuje się, że ruch postaci – kiedy latają na miotłach – związany jest z aktywacją w tym samym rejonie mózgu, którego używamy do postrzegania ruchu ludzi.

Wehbe i Mitchell przeprowadzili wcześniej podobny eksperyment z osobami czytającymi „Harry'ego Pottera". Do badania mózgu zastosowali technikę magnetoencefalografii (MEG). Urządzenie do obrazowania na podstawie pola magnetycznego wytwarzanego przez mózg działa w odstępach milisekundowych, a nie co dwie sekundy, jak skaner fMRI. Aktywności mózgu nie da się jednak umiejscowić z taką dokładnością, na jaką pozwala fMRI. Z tych badań wynika, że mózg obrazuje słowo, a następnie buduje jego właściwości i umieszcza w kontekście historii.

Eksperyment przeprowadzony przez naukowców z amerykańskiego Uniwersytetu Carnegie Mellon pozwolił zobrazować obszary mózgu aktywne podczas czytania.

Ośmiu uczestników badań czytało rozdział powieści „Harry Potter i kamień filozoficzny". Komputer analizował pracę mózgu osoby biorącej udział w badaniu na podstawie obrazów otrzymanych z funkcjonalnego magnetycznego rezonansu jądrowego (fMRI).

Pozostało 90% artykułu
Nauka
Pełnia Księżyca w grudniu. Zimny Księżyc będzie wyjątkowy, bo trwa wielkie przesilenie księżycowe
https://track.adform.net/adfserve/?bn=77855207;1x1inv=1;srctype=3;gdpr=${gdpr};gdpr_consent=${gdpr_consent_50};ord=[timestamp]
Nauka
W organizmach delfinów znaleziono uzależniający fentanyl
Nauka
Orki kontra „największa ryba świata”. Naukowcy ujawniają zabójczą taktykę polowania
Nauka
Radar NASA wychwycił „opuszczone miasto” na Grenlandii. Jego istnienie zagraża środowisku
Materiał Promocyjny
Bank Pekao wchodzi w świat gamingu ze swoją planszą w Fortnite
Nauka
Jak picie kawy wpływa na jelita? Nowe wyniki badań