Ученые исследовали, как человеческий мозг запоминает новые слова

11:01, 31 марта 2021

Эксперименты помогут в восстановлении больных с тяжелым расстройством сознания

Научная группа, в составе которой Юрий Павлов, получила индекс научения человека новым словам. Фото: Надежда Павлова.

Ученые УрФУ и Тюбингенского университета (Германия) разработали и экспериментально протестировали метод, который позволяет без физической реакции пациента определить его способность к запоминанию слов и обучению языку. Статья с описанием эксперимента и его результатов опубликована в Journal of Neurolinguistics.

В ходе эксперимента ученые с помощью электроэнцефалографии замеряли интенсивность реакции мозга (амплитуду так называемого потенциала N400) на возбуждение непривычным сочетанием слов. Они также отслеживали скорость, с которой мозг начинает воспринимать «аномалию» как «норму». Генерация потенциала N400 — это ответ мозга на нарушение контекста. Так, в ответ на фразу «я предпочитаю кофе со сливками и сахаром» амплитуда потенциала N400 будет значительно меньше, чем при прослушивании экзотической фразы «я предпочитаю кофе со сливками и носками». В данном случае контекст задается целым предложением, а последнее слово в нем возбуждает потенциал N400. Аналогичным образом потенциал N400 генерируется при прослушивании не только целого предложения, но и отдельных пар слов. Например, пара «кошка-небо» вызовет более сильную реакцию мозга, чем пара «кошка-собака». Именно такой дизайн эксперимента ученые использовали в работе.

На первой фазе эксперимента испытуемым 20 раз повторяли пять необычных пар слов (в частности, «вагон-текст», «смерть-фрукт», «серьезность-корова»). Затем к парам слов, которые уже использовались и мозг «выучил», добавляли новые курьезные пары слов, не связанные ни друг с другом, ни с только что полученным опытом. Эксперимент показал, что амплитуда потенциала N400 на заученные пары слов быстро уменьшается и становится неотличимой от реакции на привычные пары слов типа «кофе-сливки».

«Таким образом, мы получаем индекс научения человека новым словам, по сути — языку. При этом нам не нужно выяснять у испытуемого, насколько он способен к запоминанию и обучению. Его мозг сам, своей активностью сообщает нам об этом, а мы регистрируем его сообщения. В этом — главное достижение нашей работы», — рассказывает Юрий Павлов, научный сотрудник департамента психологии УрФУ и Института медицинской психологии и поведенческой нейробиологиии Тюбингенского университета, участник исследовательской группы и соавтор статьи.

В дальнейшем ученые планируют применить разработанный и протестированный ими метод к пациентам с тяжелыми травмами мозга и глубоким расстройством сознания.

«Возможно, что те пациенты, чей мозг ответит нам способностью запоминать и научаться новому, имеют шанс на восстановление после травмы. Ведь чтобы проявлять такую способность, нужно пользоваться накопленным опытом, слышать и понимать речь, выстраивать ассоциации, то есть задействовать высшие когнитивные функции. Значит, связь между отделами мозга, которая для этого необходима, не нарушена. Возможно даже, что пациент находится в сознании, но не может проинформировать об этом речью или жестами», — объясняет Юрий Павлов.