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読書は、脳の多くの部位を動かす魅力的なプロセスだ。読書が必要不可欠なスキルであることは周知の事実だが、読書は積み重ねることにより、私たちの神経接続は強くなり、習熟していくことが分かっている。だが、読書をしているとき、私たちの脳では何が起こっているのか、それは今まで謎だった。科学者たちは何年もこの疑問に答えようとしてきたが、ある新しい研究によって、ようやくこの問題に光が当てられるようになったのだ。

テキサス大学ヒューストン校の神経科学者Oscar Woolnough氏が率いる画期的な研究により、私たちの脳がどのように言語を処理するかについて新たな光が当てらた。その研究によると、読書中には2つの異なる脳内ネットワークが活性化されるとのことだ。

研究チームは、てんかん治療の一環として頭蓋内に電極を埋め込んだ36人の脳活動を、革新的な手法で調査した。読書中の神経活動を記録することで、脳のさまざまな部位がどのように連携して言葉の意味を理解するのかを観察することができたのだ。

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クラスター1(黄色)は文章から意味を得るときに、クラスター2(青色)は個々の単語の意味を理解するときに活性化される。 (Credit: Woolnough et al., PNAS, 2023)

意味のある文章、ただの単語の羅列、正しい文法を使っているが作り話である文章(研究者はこれを「ジャバウォッキー」と呼ぶ)の3種類の文章を読むように指示した。その結果は興味深いものだった。

その結果、私たちが読んだ文章を理解するために、隣接する2つの脳内ネットワークが協調して働いていることが明らかになったのだ。1つ目のネットワークは、脳の前頭葉から側頭葉に信号を送るもので、人が文章中の意味を読み解くときに活性化される。このプロセスは、言語パズルを組み立てるようなもので、それぞれの単語が全体のメッセージに貢献する。

2つ目のネットワークは、側頭葉の別の部分を使用する。このネットワークは、前頭葉に信号を送り返す。興味深いことに、このネットワークは、文章全体ではなく、リストに含まれる単語に対してより活性化された。これは、第二のネットワークが、個々の単語の理解を深めるために重要な役割を果たしていることを示唆している。

「この研究により、脳の言語ネットワークの分散したハブがどのように連携し、相互作用して、複雑な文章を理解できるようになるのかがよりよく理解できるようになりました」とWoolnough氏は述べている。

この先駆的な研究により、私たちの脳がどのように言語を処理するのか、より深く理解するための扉が開かれた。また、教育、神経学、人工知能の分野での進歩の可能性を示すものだ。私たちは、脳の複雑な仕組みを解明することで、文字を理解するための私たちの心の力の偉大さを実感することができるのだ。


論文

参考文献

研究の要旨

文章を読むことは、個々の単語の意味を統合して、より複雑で高次な意味を推論することになる。この非常に高速で複雑な人間の行動は、言語優位半球の下前頭回(IFG)と中側頭回(MTG)が関与することが知られているが、文を読む際にこれらの領域が明確に寄与しているかどうかはまだ不明である。これらの神経時空間ダイナミクスを探るため、我々は頭蓋内直接記録を用いて、文、意味を欠いたジャバウォッキー文、単語や擬似単語のリストを読んでいるときの神経活動を測定した。その結果、単語や文の構成に敏感な、機能的にも時空間的にも異なる2つの前頭側頭骨ネットワークが分離された。最初の分散型ネットワークは、IFGとMTGに関与し、IFGの活動はMTGに先行する。このネットワークの活動は、文の持続時間にわたって上昇し、ジャバウォッキーや単語リストでは減少または消失することから、文レベルの意味の導出における役割が示唆される。第二のネットワークは、上側頭回とIFGに関与し、側頭葉の反応が前頭葉の反応をリードする。また、文中の単語よりもリスト中の各単語に対してより高い活性化を示し、文中の文脈によって個々の単語の語彙的・音韻的処理がより効率的になることを示唆する。このように、単語レベルと文レベルの処理において、隣接しながらも時空間的に解離する神経機構は、私たちが流暢に読むことを可能にする豊かな意味ネットワークを明らかにするものである。これらの結果は、前頭葉と側頭葉の寄与が明確に二分されるのではなく、前頭葉と側頭葉の言語ネットワーク全体に分散した動的な計算が行われていることを示唆している。

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