Как мозг обрабатывает неожиданные слова в живой речи: открытие российских учёных

Обычно восприятие речи изучают с помощью вызванных потенциалов: участнику многократно предъявляют один и тот же стимул, а затем усредняют сигнал, чтобы выделить устойчивую реакцию. Но такие условия далеки от реальной речи. В новом исследовании учёные адаптировали этот подход к цельной истории. 27 здоровых взрослых слушали пятиминутную аудиозапись научно-популярного текста о ежах, а их мозговую активность регистрировали с помощью магнитоэнцефалографии (МЭГ).

Полученные сигналы усредняли не по отдельным словам, а по семантическим категориям. С помощью языковой модели fastText оценивали смысловую близость каждого слова к предыдущему контексту. Например, если в рассказе уже говорилось о ежах и их детёнышах, то слова «ежата», «живут» и «маленький» считались семантически близкими, а «белобрюхий», «родственник» и «ферма» — далёкими.

Семантически далёкие слова обрабатываются дольше

Выяснилось, что по сравнению с близкими по смыслу словами, далёкие вызывали более поздний ответ над левыми височными сенсорами — через 616–666 миллисекунд после начала слова. Авторы предполагают, что это P600-подобная активность, возникающая, когда слово трудно сразу встроить в общий смысл. В английском языке аналогичная реакция наблюдается раньше — через 380–600 миллисекунд. Разницу учёные связывают с морфологической сложностью русского языка: обилием падежей, суффиксов и окончаний.

Служебные слова мозг анализирует в два этапа

На служебные слова (предлоги, союзы, частицы) мозг реагировал дважды. Первый всплеск активности — через 166–312 миллисекунд — отражает быстрое распознавание грамматической роли слова. Второй — через 470–654 миллисекунды — вероятно, связан с предсказанием следующего слова. Получив союз или предлог, мозг заранее активирует подходящие по смыслу и грамматике варианты. Контрольный анализ показал, что слова, следующие за служебными, вызывают ранний ответ (через 48–98 миллисекунд), хотя эффект может быть связан и с акустическим началом.

Результаты демонстрируют, что метод вызванных потенциалов применим к непрерывной аудиальной речи на русском языке. Это приближает изучение речи к реальным условиям и может помочь в диагностике языковых нарушений, таких как дислексия. Как отметила ведущий научный сотрудник Центра нейроэкономики и когнитивных исследований НИУ ВШЭ Ольга Мартынова, у детей с дислексией нарушена обработка не только письменной, но и звуковой речи. Неинвазивный метод вроде МЭГ позволяет исследовать речевую обработку без устных ответов участника, что в перспективе может использоваться для более точной диагностики.