阅读时，大脑的不同区域在干啥？
阅读时，大脑的不同区域在干啥？
你读过《哈利波特与魔法石》吗？有人说这本书告诉了他朋友的重要性，还有人说这本书告诉人们轻易做出的决定很少是正确的。而卡内基-梅隆大学的科学家们却选取了这本书中的一个章节进行了一项研究：确定在人们阅读的时候，不同的脑部区域都在做些什么。
模型分辩大脑认知过程
卡内基梅隆大学机器学习系的研究者让8名受试者阅读《哈利波特》中的一章，并在他们阅读的时候对它们进行了功能性核磁共振成像扫描（fMRI）。研究人员对阅读该章节时每4个字产生的每一立方毫米的扫描结果进行详细分析。研究结果首次将阅读计算模型整合起来，从而明确哪些脑组织在句子分析，确定词汇含义和理解人物关系等过程中起重要作用。
机器学习系的主任汤姆·米歇尔（TomMitchell）和博士生蕾拉·韦赫贝（LeilaWehbe）表示，该模型足以准确地预测在阅读小说文字段落时的大脑fMRI活跃程度，对同一个人阅读两个不同段落的分辨准确率达到74%。
“我们起初对该模型是否成功表示怀疑，”米歇尔说，同时分析多个大脑的子处理过程在认知神经科学界是前所未有的。“不过结果却出奇地好，现在我们已经获得了这些奇妙的大脑地图来展示它是如何思考各种各样的事情的。”
搞清阅读中的问题在哪里
韦赫贝和米歇尔说该模型仍旧不够精准，但或许某一天可以用于研究和诊断阅读功能障碍，比如失读症，或者可以再追踪因中风导致语言能力受损的患者的恢复状况等领域发挥用武之地。教育工作者也可以用到它，比如学生在学习外语时遇到困难，可以通过它来明确问题的原因。
“假设我在学习某种新语言时遇到困难，可能要花上很久才能弄明白到底困在哪里，”米歇尔说。“当我无法理解一个句子时，我无法说清楚我究竟不理解哪里。但是大脑扫描可指出我的大脑里负责语法的区域的活跃度出了问题，或是因为某个我不认识的单词。”
慢速扫描优势展现
卡耐基梅隆及来自世界上其他地方的研究人员，已经开始使用fMRI扫描来确定与特定词汇或短语甚至情感有关联的脑部区域活动模式。但这些研究一直以来都是在严格控制的条件下进行的，每次仅能就一个参数进行分析。这些试验本身是非自然条件下的，通常只涉及单个词汇或短语，但慢速fMRI的应用——每次2秒扫描一次——使其他方法变得逊色。
韦赫贝通过研究确信，当人们以接近正常的方式阅读一个吸引人的故事的时候，可以同时针对多个子认知过程进行研究。她认为使用真实的文本段落作为实验刺激原，可为不同的词汇属性提供丰富的样本，从而有助于揭示与这些不同属性关联的大脑区域。
“在蕾拉的实验中，所有的受试者都没有睡着，”米歇尔说道。
研究者为了匹配fMRI扫描，设计了让人们每半秒只能看见1个单词——2秒看4个单词的方法。每个单词，他们确定了195个具体属性——从包含的字母数到在该段落的位置。他们使用了机器学习算法对每立方厘米大脑阅读每4个单词的活动程度进行分析。
“该算法可以一点点地将与特定功能相关的大脑特定区域区分开。”韦赫贝说。
“研究受试者阅读了《哈利波特与魔法石》的第9章，有关哈利波特的第一节飞行课，”研究者说，“我们发现小说人物的运动，比如当他们在扫把上飞行的时候，与负责感知他人情感的大脑区域的激活有关联。同样的，故事中的人物的出现与我们大脑中负责感知处理他人意图的区域的活跃度有关。
探索大脑阅读刚刚开始
大脑究竟是如何创造这些神经编码的，这始终是个迷。研究人员表示，尽管如此，这一研究是探索大脑在人们阅读的时候是如何工作的一个开始。
“它有点像DNA指纹技术-你可能并不了解DNA的所有功能，但是它有助于我们理解细胞功能或进化。”米歇尔说。“这一阅读模型起初就是这样一种指纹技术。
韦赫贝和米歇尔的一项支持性研究在今年秋天的自然语言处理实证方法会议上进行了汇报，该研究使用脑磁描记法（MEG）记录在阅读《哈利波特》时的大脑活动。MEG可以以毫秒为单位记录大脑活动，而不是像fMRI扫描那样每2秒记录一次，但却无法像fMRI那样对活跃区域进行定位。研究发现词汇是如何整合成为记忆的——大脑首次通过视觉认知一个词汇，然后开始获取这个词汇的属性，之后把它拟合到的故事背景中。（编辑：粉条er）
文章题图：enet.com.cn
编译来源eurekalert.org,CarnegieMellonresearchersidentifybrainregionsthatencodewords,grammar,story