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脳の言語システムでボンネットの下を見る| MITニュース

元ソビエト連邦で育った若い女の子として、エヴェリーナ・フェデレンコ博士号は英語を含むいくつかの言語を研究しました。彼女の言語研究は、彼女が大人として米国で新しい生活を確立するのを助けただけでなく、言語学と脳が言語をどのように処理するかに生涯の関心をもたらしました。 MITの脳と認知科学の准教授であるFedorenkoは、脳の言語処理領域を研究しています。それらがどのように発生するか、他の精神的機能と共有されているかどうか、各領域が言語の理解と生産にどのように貢献するかを研究しています。フェデレンコの初期の研究は、脳の言語加工領域の正確な位置を特定するのに役立ち、彼女はそれらの領域の異なるニューロン集団が言語計算をどのように実施するかについての洞察を生み出すためにその作業に基づいて構築してきました。「アプローチを開発し、これらの領域を個々の脳内で迅速かつ確実に見つける方法を理解するのに時間がかかりました。この標準的な問題は、脳が人々とわずかに異なっていることを考えると、」と彼女は言います。 「それから私たちは次のような質問をし続けました：言語はそれに似た他の機能と重複していますか？システムは内部でどのように編成されていますか？このネットワークのさまざまな部分は異なることをしますか？いくつかの最近の方向の中で、彼女は、非常に幼い子供、異常な脳構造を持つ人々、および大規模な言語モデルとして知られる計算モデルの研究を通じて、脳の言語加工領域が人生の早い段階でどのように発達するかを探ります。ロシアからMITまでフェデレンコはロシアのヴォルゴグラード都市で育ちました。これは当時ソビエト連邦の一部でした。ソビエト連邦が1991年に解散したとき、機械エンジニアである母親が仕事を失い、家族は目的を達成するのに苦労しました。「それは本当に激しく痛みを伴う時間でした」とフェデレンコは回想します。 「しかし、私にとって常に非常に安定していたことの1つは、両親、祖父母、叔母と叔父から常に多くの愛を持っていたことです。それは本当に重要であり、一生懸命働いて目標を持っていれば、夢見たことを達成できることを自信を与えてくれました。」フェデレンコは学校で一生懸命働き、英語、フランス語、ドイツ語、ポーランド語、スペイン語を勉強し、数学の競争にも参加しました。 15歳のとき、彼女はアラバマ州の高校に1年を過ごし、元ソビエト連邦の学生をアメリカの家族と配置したプログラムの一環として過ごしました。彼女はヨーロッパの大学に応募することを考えていましたが、アメリカの高等教育システムがより多くの学術的な柔軟性を提供していることに気付いたとき、彼女の計画を変えました。完全な奨学金でハーバード大学に入院した後、彼女は1998年に米国に戻り、心理学と言語学の学士号を取得し、家族を助けるためにお金を家に送るために複数の仕事をしました。ハーバードにいる間、彼女はMITでも授業を受け、大学院の研究所に応募することを決定することになりました。 MITでの博士課程の研究のために、彼女は脳と認知科学の教授であるTed Gibsonと、そして後にNancy Kanwisher、Walter A. Rosenblith Cognitive Neuroscienceの教授と協力しました。彼女は、音楽に優先的に反応するように見える脳領域を研究するために、機能的な磁気共鳴画像法（fMRI）を使用することから始めましたが、すぐに言語に対する脳の反応の研究に切り替えました。彼女は、人間の脳の機能的組織を研究していたが、以前は言語にあまり働いていなかったKanwisherと協力して、Fedorenkoが脳の言語処理に関する初期の研究のいくつかに焼き付けられた潜在的な偏見のない研究プログラムを構築するのを助けたことを発見しました。「私たちは本当にゼロから始めました」とフェデレンコは、「ギブソンと協力することで得た言語処理の知識と、カンウィッシャーが視覚システムを研究するときに開発した厳格な神経科学アプローチを組み合わせて組み合わせています。」2007年に博士号を取得した後、フェデレンコは国立衛生研究所の資金提供を受けたポスドクとして数年間MITに滞在し、カンウィッシャーとの研究を続けました。その間、彼女とカンウィッシャーは、異なる人々の言語処理領域を特定するための技術を開発し、発見しました 新しい証拠 脳の特定の部分が言語に選択的に反応すること。その後、フェデレンコはマサチューセッツ総合病院の研究教員として5年間過ごした後、2019年にMITの教員に参加する申し出を受けました。脳が言語を処理する方法MITのMcGovern Institute for Brain Researchで研究室を開始して以来、Fedorenkoと彼女の研修生は、脳の左前頭および側頭葉に広がっている脳の言語処理領域に対する神経科学者の理解を改善するのに役立ついくつかの発見をしました。一連の研究で、彼女の研究室は、これらの地域が言語に対して非常に選択的であり、音楽を聴くなどの活動に従事していないことを示しました。 コンピューターコードを読む、または表情の解釈。これらはすべて、言語処理と類似点を共有していると主張されています。「言語加工機械を、一般的な流体思考のシステムや、表情やジェスチャーなどのコミュニケーションシグナルの処理をサポートし、他人の信念や欲求についての推論をサポートする社会的認識と推論のシステムを含む、他のさまざまなシステムから分離しました」とフェデレンコは言います。 「だから、それは重要な発見であり、このシステムは本当に独自のものであるということです。」最近では、Fedorenkoは、言語処理ネットワークのさまざまな部分の機能をより詳細に理解することに注意を向けました。ある最近の研究で、彼女はこれらの領域内の異なるニューロン集団を持っていると思われるものを特定しました 異なる時間窓 言語コンテンツを処理するために、たった1つの単語から6つの単語までの範囲です。彼女はまた、脳で言語加工の回路がどのように生じるかを研究しています。彼女と彼女の研究室のポスドクがfMRIを使用して幼い子供の脳をスキャンし、子供たちが言語を話し、理解することを完全に学び、理解する前に言語領域がどのように振る舞うかを観察しています。研究者はモデルへの言語入力をよりよく制御し、学習のさまざまな段階でその能力と表現に継続的にアクセスできるため、大規模な言語モデル（ChatGPTと同様）は、これらのタイプの発達的質問に役立ちます。「さまざまな方法で、異なる種類の言語、さまざまな種類のレジメンでモデルをトレーニングできます。たとえば、最初により単純な言語、次により複雑な言語、またはいくつかの視覚入力と組み合わせた言語でトレーニングします。次に、さまざまなタスクでのこれらの言語モデルのパフォーマンスを調べることができ、トレーニングの段階での内部表現の変化を調べることができます。脳が言語能力を開発する方法に別のウィンドウを得るために、フェデレンコは 興味深い頭脳プロジェクト 数年前。このプロジェクトを通じて、彼女は、先天性嚢胞の結果として、出生前脳卒中や脳の変形など、人生の早い段階で何らかの脳損傷を経験した人々を研究しています。これらの個人の一部では、彼らの条件は脳の典型的な言語加工領域を破壊または大幅に変形させましたが、これらの個人はすべて、典型的な脳を持つ個人と認知的に区別できません。彼らはまだ言語を普通に話し、理解することを学びました。「その研究は、脳の可塑性と冗長性に関するものであり、脳が何に対処できるか、どのように対処できるかを把握しようとしています」とフェデレンコは言います。 「神経インフラストラクチャがとても異なる場合でも、人間の心を構築する多くの解決策はありますか？」 #脳の言語システムでボンネットの下を見る #MITニュース