Некоторое время назад технология магнитно-резонансной томографии позволила ученым определить, какие участки мозга ответственны за обработку языка, однако установить специфические функции нейронов в этих участках оказалось сложно. Американские нейробиологи применили более точный метод фиксации электрической активности мозга. И смогли идентифицировать отдельные кластеры нейронов, обрабатывающие разный лингвистический контекст, от одного слова до нескольких.

Метод фМРТ фиксирует изменения в кровотоке, что позволяет ученым делать выводы о роли различных участков мозга. Однако каждый трехмерный «пиксель» данных, или воксель снимка фМРТ показывает сотни тысяч или даже миллионы нейронов на протяжении двух секунд, так что понять, в чем функция каждой отдельной нервной клетки, невозможно. Эта проблема решается вживленным в мозг имплантом, записывающим электрическую активность мозга. Но операции по вживлению электродов в мозг проводятся крайне редко и только в определенных обстоятельствах.

Команда Эвелины Федоренко из Массачусетского технологического института уже применяла этот метод на шести пациентах, читающих предложения различных типов. Результаты опытов 2016 года показали, что активность в некоторых популяциях нейронов постепенно нарастала вместе с количеством слов в предложении. Однако этого не происходило, когда пациенты читали список слов или бессмысленные наборы звуков.

В новом исследовании ученые той же команды вернулись к этим данным и подробнее изучили темпоральные особенности электрической активности пациентов. Вдобавок они получили новые данные от еще 16 новых пациентов. Анализ показал, что в некоторых популяциях нейронов активность то возрастает, то падает с каждым словом. В других, однако, она накапливается на протяжении нескольких слов, прежде чем снова снизиться, а в третьих нарастает неуклонно на протяжении большого количества слов.

Сравнив эти данные с предсказаниями компьютерной модели, исследователи обнаружили, что нейронные популяции, обрабатывающие языковые стимулы, можно разделить на три группы. Эти группы представляют временные окна в одно, четыре или шесть слов. Кроме того, были зафиксировано местоположение каждой популяции нейронов.

Временные окна могут отражать различные функции каждой популяции, полагают исследователи. Кратковременные анализируют значения отдельных слов, тогда как более продолжительные, скорее всего, отвечают за интерпретацию сочетаний слов, пишет MIT News.

«Впервые мы увидели гетерогенность внутри языковой сети», — сказала профессор Федоренко.

Ученые из Германии определили ключевые механизмы регенерации нейронов. Эксперименты показали, что глиальные клетки перепрограммируются в нейроны с помощью определенных эпигенетических модификаций.

Источник: ХайТек+