Группа нейробиологов из университета Калифорнии в Беркли впервые в мире составила «семантический атлас» коры головного мозга. Он не только показывает, где именно обрабатываются значения различных слов, но и демонстрирует, что семантическая обработка слов задействует обширные районы головного мозга, а не только отдельные участки в левом полушарии.

Из предыдущих исследований было известно, что одни и те же участки мозга активируются при обработке разных слов одной смысловой группы.

Авторы новой научной работы пошли дальше. С помощью функциональной магнитно-резонансной томографии они изучили активность мозга семи добровольцев во время прослушивания большого слитного текста, а не отдельных слов и фраз, как в предыдущих исследованиях. На протяжении нескольких часов активность мозга каждого добровольца записывалась в аппарате МРТ. Такое длительное и подробное исследование позволило подробно выявить, какие конкретно районы мозга активируются и в какой момент.

Учёные смогли определить, какие участки мозга отвечают за обработку слов, связанных с цифрами, зрительными образами, социальными феноменами, различными профессиями, эмоциями, людьми, географическими объектами и т.д. Всего определено 12 тематических категорий, которые оказались очень похожими у всех участников эксперимента. К примеру, боковая теменная кора отвечает за смысл слов, связанных с людьми, а окружающие её зоны — за обработку чисел и слов, связанных со зрительными образами.

По мнению некоторых специалистов , это большой шаг к реальному чтению мыслей.

«Наши семантические модели хорошо предсказывают то, как крупные регионы коры реагируют на звуки языка. Более того, уже сейчас мы можем получать более конкретную информацию, которая позволяет нам определять, какие регионы мозга отвечают за представление того или иного слова. Именно поэтому мы считаем, что у данной технологии гигантский потенциал», — заявил Алекс Хат (Alex Huth) из университета Калифорнии в Беркли.

Совместив результаты сканирования мозга семи человек при помощи статистического моделирования, учёные составили трёхмерный атлас мозга. Интерактивная версия атласа опубликована здесь.

В зависимости от значения слов, их обработка задействует один или несколько из 100 отдельных участков коры головного мозга в обоих полушариях.

По мнению учёных, с помощью продвинутых сканеров мозга, например, пережившие инсульт люди смогут доносить свои мысли и желания до окружающих, даже если их повреждённый мозг не позволяет управлять речевым аппаратом.

Семантический атлас поможет при изучении различных болезней, связанных с повреждениями мозга. Станет понятнее, как такие болезни влияют на речь и понимание речи.

Кроме того, атлас позволяет приблизительно понять по сканам мозга, что человек читает, какой текст слышит и о чём думает.

Пока рано говорить о некоей «универсальной карте языка» в коре головного мозга, ведь сканирование проводили всего на семи добровольцах. К тому же, все они — носители английского языка и получали речевую информацию одинаковым способом, через синтезатор речи. В будущем учёным предстоит расширить рамки эксперимента и проверить, отличается ли обработка мозгом значений слов у людей разных культур, при чтении вместо прослушивания текста, а также у людей в изменённом состоянии сознания.

Научная работа опубликована 27 апреля 2016 года в журнале Nature (doi:10.1038/nature17637; pdf).