【ZiDongHua 之自動(dòng)化學(xué)院派收錄關(guān)鍵詞：普林斯頓大學(xué)   腦科學(xué)研究 自然語(yǔ)言處理  細(xì)胞出版社】

 

美國(guó)普林斯頓大學(xué)神經(jīng)科學(xué)家：在談話過(guò)程中，說(shuō)話者和聽(tīng)話者的大腦活動(dòng)與特定詞匯相關(guān)

 

當(dāng)兩個(gè)人互動(dòng)時(shí)，他們的大腦活動(dòng)會(huì)變得同步，但人們直到現(xiàn)在還不清楚這種“腦對(duì)腦耦合”在多大程度上歸因于語(yǔ)言信息或其他因素，如肢體語(yǔ)言或語(yǔ)調(diào)。8月2日，研究人員在細(xì)胞出版社（Cell Press）旗下期刊Neuron上報(bào)告說(shuō)，通過(guò)分析談話中使用的詞語(yǔ)及其語(yǔ)境，可以模擬談話中的腦對(duì)腦耦合。

 

論文第一作者、美國(guó)普林斯頓大學(xué)神經(jīng)科學(xué)家Zaid Zada說(shuō)：“我們可以看到，在說(shuō)話者真正說(shuō)出他們想說(shuō)的話之前，語(yǔ)言內(nèi)容一個(gè)字一個(gè)字地出現(xiàn)在他們的大腦中，而同樣的語(yǔ)言內(nèi)容在聽(tīng)者聽(tīng)到后迅速重現(xiàn)在他們的大腦中。”

 

為了進(jìn)行口頭交流，我們必須對(duì)不同單詞的定義達(dá)成一致，但這些定義可能會(huì)根據(jù)上下文而變化。例如，如果沒(méi)有語(yǔ)境，就不可能知道“冷”這個(gè)字是指溫度、性格特征，還是感冒。

 

聯(lián)合通訊作者、普林斯頓大學(xué)神經(jīng)學(xué)家Samuel Nastase說(shuō)：“單詞在特定句子或特定對(duì)話中出現(xiàn)時(shí)的語(yǔ)境意義，對(duì)我們理解彼此的方式非常重要。我們想測(cè)試語(yǔ)境在協(xié)調(diào)說(shuō)者和聽(tīng)者大腦活動(dòng)方面的重要性，試圖量化在談話中，大腦之間分享了什么。”

 

為了研究語(yǔ)境在驅(qū)動(dòng)大腦耦合中的作用，研究小組收集了癲癇患者在自然對(duì)話中的大腦活動(dòng)數(shù)據(jù)和對(duì)話記錄。這些患者在紐約大學(xué)醫(yī)學(xué)院綜合癲癇中心接受了與臨床目的無(wú)關(guān)的皮質(zhì)電成像顱內(nèi)監(jiān)測(cè)。與功能磁共振成像等侵入性較小的方法相比，皮質(zhì)電成像記錄的大腦活動(dòng)分辨率極高，因?yàn)殡姌O與大腦表面直接接觸。

 

接下來(lái)，研究人員使用大型語(yǔ)言模型GPT-2提取了對(duì)話中使用的每個(gè)單詞的上下文，然后使用這些信息訓(xùn)練了一個(gè)模型，以預(yù)測(cè)對(duì)話中信息從說(shuō)者流向聽(tīng)者時(shí)大腦活動(dòng)的變化。

 

利用這個(gè)模型，研究人員能夠觀察到說(shuō)者和聽(tīng)者大腦中與特定語(yǔ)境的單詞含義相關(guān)的大腦活動(dòng)。他們發(fā)現(xiàn)，說(shuō)者在說(shuō)出每個(gè)單詞前250毫秒左右大腦中特定單詞的大腦活動(dòng)達(dá)到峰值，而聽(tīng)者在聽(tīng)到相同單詞后250毫秒左右大腦中出現(xiàn)相應(yīng)的大腦活動(dòng)峰值。

 

與之前關(guān)于說(shuō)者—聽(tīng)者大腦耦合研究相比，該團(tuán)隊(duì)基于語(yǔ)境的方法模型能夠更好地預(yù)測(cè)大腦活動(dòng)的共享模式。

 

“這顯示了環(huán)境的重要性，因?yàn)樗詈玫亟忉屃舜竽X數(shù)據(jù)。”Zada說(shuō)，“大型語(yǔ)言模型包含了語(yǔ)言學(xué)的所有不同元素，如語(yǔ)法和語(yǔ)義，并用一個(gè)高維向量表示它們。我們證明，這類統(tǒng)一模型能夠優(yōu)于其他語(yǔ)言學(xué)手工設(shè)計(jì)模型。”

 

未來(lái)，研究人員計(jì)劃擴(kuò)展其研究，將該模型應(yīng)用于分析其他類型的大腦活動(dòng)數(shù)據(jù)，例如功能磁共振成像數(shù)據(jù)，以研究大腦中皮質(zhì)電成像無(wú)法訪問(wèn)的部分如何在對(duì)話中運(yùn)作。

 

“未來(lái)有很多令人興奮的工作要做，例如看看不同的大腦區(qū)域如何在不同的時(shí)間尺度和不同的內(nèi)容下相互協(xié)調(diào)。”Nastase說(shuō)。

 

信息來(lái)源：細(xì)胞出版社