В новом исследовании обнаружено, что естественные и искусственные языки вызывают в языковых нейросетях мозга похожую реакцию
В человеческом мозге развилась сеть регионов, участвующих в обработке языка. Эти регионы постоянно активируются, когда люди слышат родной язык или любой язык, которым они свободно владеют.
В новом исследовании, проведённом учёными из МИТ, обнаружено, что эта сеть также реагирует на полностью вымышленные языки, такие как эсперанто, который был создан в конце 19-го века в целях пропаганды международного общения, и даже языков, выдуманных для телесериалов вроде «Стар Трека» или «Игры престолов».
Чтобы изучить как мозг реагирует на эти искусственные языки, неврологи из МИТ созвали за один уикенд почти 50 человек, говорящих на этих языках. Используя функциональную магнитно-резонансную томографию (фМРТ), исследователи обнаружили, что, когда участники слышали изобретённый язык, которым они хорошо владеют, «выстреливали» те же самые регионы, которые активировались, когда они обрабатывали информацию на родном языке.
«Мы обнаружили, что изобретённые языки по большому счёту задействуют ту же систему, что и естественные языки, что предполагает, что ключевая характеристика, необходимая для включения системы, может быть связана со смыслами, которые можно выразить на обоих языках», — говорит Эвелина Федоренко, профессор неврологии в МИТ, член Института исследований мозга МИТ и старший автор исследования.
Результаты исследования помогают определить несколько ключевых свойств языка, — говорят исследователи, — и они предполагают, что языкам не обязательно развиваться естественным образом в течение длительного периода времени, чтобы на них говорило большое количество людей.
«Это помогает нам сузить этот вопрос о том, что такое язык, и сделать это эмпирически, изучив, как наш мозг реагирует на стимулы, которые могут быть похожими или не похожими на языковые», — говорит постдок МИТ Саима Малик-Мораледа и ведущий автор статьи, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Слёт сообщества искусственных языков
В отличие от естественных языков, которые развиваются в пределах сообществ и принимают свою форму в течение длительных периодов времени, искусственные языки обычно создаёт один человек, который решает, какие будут использованы звуки, как будут обозначаться те или иные понятия и какими будут грамматические правила.
Эсперанто, наиболее широко употребляемый искусственный язык, был создан в 1887 году Людвигом Заменгофом, который предполагал, что он будет использоваться в качестве универсального языка для международных связей. По имеющимся на данный момент данным, в мире есть около 60 000 человек, свободно владеющих эсперанто.
В предыдущей работе Федоренко и её ученики обнаружили, что языки компьютерного программирования, вроде Python, — ещё один вид искусственных языков — не активируют те нейросети головного мозга, которые используются при работе с естественными языками. Вместо этого люди, читающие компьютерный код, полагаются на так называемую сеть множественных запросов — систему головного мозга, которая часто задействуется при решении сложных когнитивных задач.
Федоренко и её коллеги также исследовали, как мозг реагирует на другие стимулы, имеющие с языком общие черты, включая музыку и невербальное общение, вроде жестов и выражения лиц.
«Мы провели кучу времени в поисках всех этих различных типов стимулов, раз за разом убеждаясь, что ни один из них не участвует в механизмах обработки языка, — говорит Федоренко. — И тогда вопрос звучит так: чем таким обладают естественные языки, чего нет у этих других систем?»
Это привело исследователей к вопросу о том, обрабатываются ли искусственные языки типа эсперанто скорее как языки программирования, или скорее как естественные языки. Подобно языкам программирования, искусственные языки создаются кем-то с конкретной целью, в отсутствие естественного развития внутри сообщества. Однако, в отличие от языков программирования, как искусственные, так и естественные языки могут использоваться для донесения смыслов о состоянии окружающего мира или внутреннего состояния говорящего.
Чтобы изучить, как мозг обрабатывает искусственные языки, исследователи пригласили говорящих на эсперанто и нескольких других искусственных языках в МИТ на конференцию выходного дня в ноябре 2022 г. В число других языков входил клингонский (из «Стар Трека»), на’ви (из «Аватара») и два языка из «Игры престолов» (высокий валирийский и дотракийский). Для всех этих языков есть тексты, доступные для желающих их изучить, а для эсперанто, клингонского и высокого валирийского даже существует приложение Duolingo.
«Было очень здорово, когда собрались участники из всех этих сообществ и за выходные мы собрали все данные», — говорит Малик-Мораледа, которая совместно с постдоком МИТ Майей Талифарреро руководила сбором данных.
Во время этого мероприятия, где также выступали несколько создателей искусственных языков, исследователи использовали фМРТ, чтобы просканировать 44 человека, свободно говорящих на искусственных языках. Создатели этих языков, которые также принимали участие в написании статьи, помогли сконструировать предложения, которые были представлены участникам.
Находясь внутри сканера, участники также либо слушали предложения на родном языке, либо читали их, а также выполняли некоторые нелингвистические задания для сравнения. Исследователи выяснили, что, когда люди слушали искусственный язык, активировались те же участки мозга, что и при прослушивании родного языка.
Общие черты
Результаты помогают идентифицировать некоторые ключевые черты, которые необходимы для задействования областей мозга, обрабатывающих языковую информацию, — говорят исследователи. Похоже, что один из главных факторов, управляющих языковой реакцией — это способность донести смысл о внутреннем и окружающем мире, — общая черта естественных и искусственных языков, но не языков программирования.
«Все языки, как естественные, так и искусственные, выражают смыслы, связанные с внутренним и окружающим миром. Они ссылаются на объекты в мире, на события, — говорит Федоренко. — Однако языки программирования больше похожи на математику. Язык программирования — система генерации символов, которая позволяет вам выражать сложные смыслы, но это система, замкнутая на себя: смыслы крайне абстрактны и в большинстве случаев относительны, и не связаны с объективным миром, переживаемом нами».
Похоже, что некоторые другие характеристики естественных языков, которые не присущи искусственным языкам, не обязательны для создания реакции в языковом контуре.
«Не имеет значения, что язык появился и формировался в течение длительного времени в сообществе говорящих на нём индивидов, поскольку искусственные языки таковыми не являются, — говорит Малик-Мораледа. — Неважно, насколько они стары, поскольку искусственные языки, которым всего десять лет, задействуют те же области мозга, что и естественные языки, которые существуют сотни лет».
Чтобы уточнить характеристики языка, которые активируют языковой контур мозга, теперь лаборатория Федоренко планирует изучить, как мозг реагирует на искусственный язык ложбан, созданный Группой логического языка в 1990-х и разработанный с целью избегать неясных значений и способствовать более эффективному общению.
Автор — Энн Трэфтон (Anne Trafton).
Перевод — Андрей Прокипчук, «XX2 ВЕК». Источники.
Материалы предоставлены Массачусетским технологическим институтом (Massachusetts Institute of Technology).
Вам также может быть интересно: