Поезда движутся по станциям метро по всему миру по единому шаблону: прибывают, останавливаются и отправляются на следующую остановку, и это повторяется другими поездами в течение дня. Новое исследование, проведённое группой учёных в области психологии и лингвистики из Нью-Йоркского университета, показало, что наш мозг работает примерно так же, когда обрабатывает несколько слов одновременно, — так же, как мы обычно делаем, слушая чужую речь.

Работа, раскрывающая новые способы функционирования мозга , опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

«Мы обнаружили, что мозг совмещает конкурирующие требования, перемещая информацию в разные части мозга с течением времени», — объясняет Лора Гильямс, ведущий автор статьи, которая проводила исследование, будучи докторантом Нью-Йоркского университета.

«Это означает, что несколько источников информации могут обрабатываться одновременно, не мешая друг другу. Это похоже на систему метро: к тому времени, как следующий поезд прибывает на станцию, предыдущий уже продвинулся до следующей остановки».

«Система кодирования мозга элегантно сочетает сохранение информации с течением времени с минимизацией совпадений между различными словами и звуками», — добавляет Алек Маранц, профессор психологии и лингвистики Нью-Йоркского университета и один из авторов исследования.

«Эта система даёт чёткое представление о том, как мозг может организовывать и интерпретировать быстро разворачивающуюся речь в режиме реального времени, связывая обработку языка с его неврологическими основами».

Давно установлено, что для понимания речи мозг преобразует звук в смысл. В частности, слушая других, мозг извлекает иерархию информации: сначала звуки, которые произносит человек, затем слоги, которые он произносит, затем слова, фразы и, наконец, их значения.

Однако мало что известно о том, как мозг непрерывно координирует эти иерархии, быстро обрабатывая поток входящих слов. Исследование PNAS , авторами которого также были Дэвид Поппель, профессор психологии Нью-Йоркского университета, и Жан-Реми Кинг, ныне исследователь в Meta, было направлено на то, чтобы прояснить эту динамику.

Предыдущие работы Гильямса, Кинга, Маранца и Поппеля пролили свет на это явление: они показали, как мозг «фиксирует время» звуков, чтобы правильно понимать то, что мы слышим.

В новом исследовании те же учёные провели серию экспериментов, в ходе которых участники — все носители английского языка — слушали аудиокниги с короткими рассказами на английском языке в течение двух часов. При этом магнитоэнцефалография (МЭГ) измеряла магнитные поля, создаваемые электрической активностью мозга участников.

Эти данные МЭГ позволили учёным изучить различные уровни обработки — или языковые «семьи» (например, звук, словоформа, семантическое значение), — которые задействованы для преобразования звуков речи в их вербальное значение. Результаты показали, как звуки перемещаются по различным областям мозга — своего рода нейрологическую карту, которая наглядно продемонстрировала, как мозг со временем менялся, жонглируя несколькими словами одновременно.

«Мы обнаружили, что этот динамический процесс происходит на всех уровнях иерархии параллельно», — отмечает Гильямс, ныне научный сотрудник Института нейронаук У Цая и Стэнфордского университета по науке о данных, а также доцент кафедры психологии Стэнфордского университета.

«Наши результаты также показали, что скорость передачи информации между различными нейронными паттернами зависит от уровня признака в иерархии: звуки перемещаются быстро, а значения слов — медленнее».

Исследователи назвали этот процесс иерархическим динамическим кодированием.

«Мы исторически недооценивали сложную динамику нейронных процессов», — заключает Гильямс.

«Предполагалось, что существует связь 1:1 между областью мозга и функцией. Наше исследование показывает, что, по сути, одна и та же характеристика входного сигнала со временем передаётся между несколькими областями мозга — подобно поезду, движущемуся между станциями метро».

Её конек схемы в бизнесе, банковской и финансовой сфере.