Войти
Поверхность человеческого мозга с пронумерованными областями Бродмана 
Получено изображение нервных путей в мозге с использованием тензорной визуализации диффузии Нейролингвистика - это исследование нейронных механизмов в человеческого мозга, которые контролируют понимание, производство и получение язык. В качестве междисциплинарной области нейролингвистика использует методы и теории из таких областей, как нейробиология, лингвистика, когнитивная наука, коммуникативные расстройства и <5.>нейропсихология. Исследователи привлекаются к этой области из самых разных слоев общества, они приносят с собой различные экспериментальные методы, а также широко варьируются теоретические точки зрения. Большая часть работы в нейролингвистике основана на моделях психолингвистики и теоретической лингвистики и сосредоточена на исследовании того, как мозг может реализовывать процессы, которые, по мнению теоретиков и психолингвистики, необходимы для создания и понимания языка.. Нейролингвисты изучают физиологические механизмы, с помощью которых мозг обрабатывает информацию, связанную с языком, и оценивают лингвистические и психолингвистические теории с помощью афазиологии, визуализации мозга, электрофизиологии и компьютерное моделирование.
Район Брока и Район Вернике Нейролингвистика исторически уходит своими корнями в XIX век. из афазиологии, изучения языковых дефицитов (афазий ), возникающих в результате повреждения мозга. Афазиология пытается соотнести структуру с функцией, анализируя влияние травм головного мозга на обработку речи. Одним из первых, кто установил связь между определенной областью мозга и речевой обработкой, был Поль Брока, французский хирург, который проводил вскрытие трупов многих людей с нарушениями речи и обнаружил, что у большинства из них было повреждение головного мозга (или поражения) в левой лобной доле, в области, теперь известной как область Брока. Френологи в начале XIX века заявили, что разные области мозга выполняют разные функции и что речь в основном контролируется лобными областями мозга, но исследование Брока, возможно, было первым, предлагающим эмпирические доказательства этого такие отношения и были описаны как «эпохальные» и «решающие» для областей нейролингвистики и когнитивной науки. Позже Карл Вернике, в честь которого названа область Вернике, предположил, что разные области мозга были специализированы для разных лингвистических задач, а область Брока обрабатывала мотор производство речи и область Вернике, касающаяся слухового понимания речи. Работы Брока и Вернике установили область афазиологии и идею о том, что язык можно изучать, исследуя физические характеристики мозга. Ранняя работа в области афазиологии также была основана на работе Корбиниана Бродмана начала двадцатого века, который «нанес на карту» поверхность мозга, разделив ее на пронумерованные области на основе цитоархитектуры каждой области. (клеточная структура) и функции; эти области, известные как области Бродмана, до сих пор широко используются в нейробиологии.
Термин «нейролингвистика» был придуман Эдит Кроуэлл Трагер, Анри Гекаеном и Александром Луриа. конец 1940-х и 1950-е годы; Книга Лурии «Проблемы нейролингвистики», вероятно, первая книга с нейролингвистикой в названии. Гарри Уитакер популяризировал нейролингвистику в Соединенных Штатах в 1970-х, основав в 1974 году журнал «Мозг и язык».
Хотя афазиология является историческим ядром нейролингвистики, в последние годы эта область значительно расширилась, отчасти благодаря к появлению новых технологий визуализации мозга (таких как ПЭТ и фМРТ ) и чувствительных ко времени электрофизиологических методов (ЭЭГ и МЭГ ), которые могут выявить закономерности активации мозга, когда люди выполняют различные языковые задачи; электрофизиологические методы, в частности, появились как жизнеспособный метод для изучения языка в 1980 году с открытием N400, реакции мозга, которая, как было показано, чувствительна к семантическим проблемам в понимании языка. N400 был первым идентифицированным событием, имеющим отношение к языку, и с момента его открытия ЭЭГ и МЭГ стали все более широко использоваться для проведения языковых исследований.
Нейролингвистика тесно связана с областью психолингвистики, которая пытается выяснить когнитивные механизмы языка с помощью традиционных методов экспериментальной психологии ; сегодня психолингвистические и нейролингвистические теории часто информируют друг друга, и между этими двумя областями существует тесное сотрудничество.
Большая часть работы в нейролингвистике включает проверку и оценку теорий, выдвинутых психолингвистами и лингвистами-теоретиками. В целом лингвисты-теоретики предлагают модели для объяснения структуры языка и организации языковой информации, психолингвисты предлагают модели и алгоритмы для объяснения того, как языковая информация обрабатывается в сознании, а нейролингвисты анализируют деятельность мозга, чтобы сделать вывод о том, как биологические структуры (популяции и сети) нейронов) выполняют эти психолингвистические алгоритмы обработки. Например, в экспериментах по обработке предложений использовались ответы мозга ELAN, N400 и P600 для изучения того, как физиологические реакции мозга отражают различные предсказания моделей обработки предложений, выдвинутые психолингвистами, такие как «серийная» модель Джанет Фодор и Лин Фрейзер и «модель объединения» Тео Воссе и Джерарда Кемпена. Нейролингвисты также могут делать новые прогнозы о структуре и организации языка на основе представлений о физиологии мозга, «обобщая знания неврологических структур на структуру языка».
Исследования в области нейролингвистики проводятся во всех сферах основные области лингвистики; основные лингвистические подполи и то, как нейролингвистика обращается к ним, приведены в таблице ниже.
| Подполе | Описание | Вопросы исследования в нейролингвистике |
|---|---|---|
| Фонетика | изучение звуков речи | как мозг извлекает звуки речи из акустический сигнал, как мозг отделяет звуки речи от фонового шума |
| Фонология | изучение того, как звуки организованы в языке | как фонологическая система определенного языка представлена в мозг |
| морфология и лексикология | изучение того, как слова структурированы и хранятся в ментальном лексиконе | , как мозг хранит слова, которые знает человек, и получает к ним доступ |
| Синтаксис | изучение того, как строятся высказывания из нескольких слов; | как мозг объединяет слова в составляющие и предложения; как структурная и семантическая информация используется для понимания предложений |
| Семантика | изучение того, как значение кодируется в языке |
В нейролингвистических исследованиях исследуются несколько тем, в том числе, где обрабатывается языковая информация, как языковая обработка развивается с течением времени, как структуры мозга связаны с овладением и изучением языка и как нейрофизиология может способствовать речевой и языковой патологии.
В нейролингвистике много работы, подобно ранним исследованиям Брока и Вернике, исследовалось расположение определенных языковых «модулей » в мозгу. Вопросы исследования включают в себя информацию о том, какая информация о языке курса проходит через мозг по мере ее обработки, специализируются ли определенные области на обработке определенных видов информации, как различные области мозга взаимодействуют друг с другом при обработке языка и как различаются места активации мозга, когда субъект производит или воспринимает язык, отличный от своего первого языка.
Другая область литературы по нейролингвистике включает использование электрофизиологических методов анализировать быструю обработку языка во времени. Временное упорядочение определенных паттернов мозговой активности может отражать дискретные вычислительные процессы, которым мозг подвергается во время языковой обработки; Например, одна нейролингвистическая теория синтаксического анализа предложений предполагает, что три ответа мозга (ELAN, N400 и P600 ) являются продуктами трех разных этапов синтаксического и семантическая обработка.
Еще одна тема - взаимосвязь между структурами мозга и овладением языком. Исследования в области усвоения первого языка уже установили, что младенцы из всех языковых сред проходят аналогичные и предсказуемые стадии (такие как лепет ), а некоторые исследования нейролингвистики пытаются найти корреляцию между стадиями развития речи и стадиями развития мозга., в то время как другие исследования изучают физические изменения (известные как нейропластичность ), которые претерпевает мозг во время усвоения второго языка, когда взрослые изучают новый язык. Нейропластичность наблюдается, когда индуцируются как овладение вторым языком, так и опыт изучения языка; в результате этого языкового воздействия делается вывод о том, что увеличение серого и белого вещества может быть обнаружено у детей, молодых людей и пожилых людей.
Пинг Ли, Дженнифер Лего, Кейтлин А. Литкофски, май 2014 г. Нейропластичность как функция изучения второго языка: анатомические изменения в коре головного мозга человека: журнал, посвященный изучению нервной системы и поведения, 410.1016 / j.cortex.2014.05.00124996640
Нейролингвистические методы также используются для изучения языковых расстройств и нарушений, таких как афазия и дислексия, и как они соотносятся с физическими характеристиками мозга.
изображения мозга, записанные с помощью ПЭТ (вверху) и фМРТ (дно). На изображении ПЭТ красные области являются наиболее активными. На изображении фМРТ самые желтые области - это области, которые показывают наибольшую разницу в активации между двумя задачами (наблюдение за движущимся стимулом по сравнению с просмотром черного экрана). Поскольку одним из основных направлений этой области является проверка лингвистики и психолингвистические модели, технология, используемая для экспериментов, очень важна для изучения нейролингвистики. Современные методы визуализации мозга внесли большой вклад в растущее понимание анатомической организации языковых функций. Методы визуализации мозга, используемые в нейролингвистике, можно разделить на гемодинамические методы, электрофизиологические методы и методы, которые напрямую стимулируют кору.
Гемодинамические методы используют тот факт, что когда какая-то область мозга работает над задачей, кровь отправляется для снабжения этой области кислородом (так называемым кислородом крови). Зависимый от уровня или ЖИРНЫЙ, ответ). Такие методы включают ПЭТ и фМРТ. Эти методы обеспечивают высокое пространственное разрешение, позволяя исследователям точно определять местоположение активности в головном мозге; временное разрешение (или информация о времени активности мозга), с другой стороны, оставляет желать лучшего, поскольку ЖИРНЫЙ ответ происходит намного медленнее, чем обработка речи. В дополнение к демонстрации того, какие части мозга могут выполнять определенные языковые задачи или вычисления, гемодинамические методы также использовались для демонстрации того, как структура языковой архитектуры мозга и распределение связанной с языком активации могут изменяться со временем в зависимости от лингвистическое воздействие.
В дополнение к ПЭТ и фМРТ, которые показывают, какие области мозга активируются определенными задачами, исследователи также используют тензорную визуализацию (DTI), которая показывает нервные пути которые соединяют разные области мозга, обеспечивая понимание того, как взаимодействуют разные области. Функциональная спектроскопия в ближнем инфракрасном диапазоне (fNIRS) - еще один гемодинамический метод, используемый в языковых задачах.
Мозговые волны, записанные с помощью ЭЭГ Электрофизиологические методы используют преимущества Дело в том, что когда группа нейронов в мозгу срабатывает вместе, они создают электрический диполь или ток. Метод ЭЭГ измеряет этот электрический ток с помощью датчиков на коже головы, в то время как MEG измеряет магнитные поля, создаваемые этими токами. В дополнение к этим неинвазивным методам, электрокортикография также использовалась для изучения языковой обработки. Эти методы позволяют измерять активность мозга от одной миллисекунды до следующей, обеспечивая отличное временное разрешение, что важно при изучении процессов, которые происходят так же быстро, как понимание и воспроизведение речи. С другой стороны, местоположение мозговой активности может быть трудно идентифицировать на ЭЭГ; следовательно, этот метод используется в первую очередь для определения того, как выполняются языковые процессы, а не где. Исследования с использованием ЭЭГ и МЭГ обычно фокусируются на связанных с событием потенциалах (ERP), которые представляют собой отдельные реакции мозга (обычно представляемые как отрицательные или положительные пики на графике нейронной активности), вызванные в ответ на конкретный стимул. Исследования с использованием ERP могут быть сосредоточены на задержке каждой ERP (как долго после стимула начинается или достигает пика ERP), амплитуде (насколько высок или низок пик) или топографии (где на коже черепа ответ ERP улавливается датчиками). Некоторые важные и распространенные компоненты ERP включают N400 (отрицательность, возникающая с задержкой около 400 миллисекунд), отрицательность несоответствия, ранняя левая передняя отрицательность ( негативность, возникающая на ранней стадии ожидания и топография спереди слева), P600 и потенциал латерализованной готовности.
Нейролингвисты используют различные экспериментальные методы, чтобы с помощью визуализации мозга сделать выводы о том, как язык представлен и обрабатывается в мозгу. Эти методы включают парадигму вычитания, дизайн несоответствия, исследования на основе нарушений, различные формы прайминга и прямую стимуляцию мозга.
Во многих языковых исследованиях, особенно в фМРТ, используется парадигма вычитания, в которой активация мозга в задаче, которая, как считается, включает в себя некоторый аспект языковой обработки, сравнивается с активация в базовой задаче, которая, как считается, включает аналогичные неязыковые процессы, но не затрагивает лингвистический процесс. Например, активации, когда участники читают слова, можно сравнить с базовыми активациями, когда участники читают цепочки случайных букв (в попытке выделить активацию, связанную с лексической обработкой - обработкой реальных слов) или активациями, когда участники читают синтаксически сложные предложения можно сравнить с базовыми активациями, пока участники читают более простые предложения.
Отрицательность несоответствия (MMN) - это строго задокументированный компонент ERP, часто используемый в нейролингвистических экспериментах. Это электрофизиологический ответ, который возникает в мозге, когда субъект слышит «девиантный» стимул в наборе перцептивно идентичных «стандартов» (как в последовательности s s s s s s d d s s s s s s d s s s s s d). Поскольку MMN вызывается только в ответ на редкий «странный» стимул в наборе других стимулов, которые воспринимаются как те же самые, он использовался для проверки того, как говорящие воспринимают звуки и категорично организовывают стимулы. Например, в важном исследовании, проведенном с коллегами, использовалась отрицательность несоответствия в качестве доказательства того, что испытуемые, когда им предлагали серию речевых звуков с акустическими параметрами, воспринимали все звуки как / t / или / d / in несмотря на акустическую изменчивость, это свидетельствует о том, что человеческий мозг имеет представления об абстрактных фонемах - другими словами, испытуемые «слышали» не конкретные акустические характеристики, а только абстрактные фонемы. Кроме того, отрицательность несоответствия использовалась для изучения синтаксической обработки и распознавания категории слов.
потенциала, связанного с событием Многие исследования в нейролингвистике используют аномалии или нарушения синтаксических или семантических правил в экспериментальных стимулах, и анализ ответов мозга, возникающих, когда субъект сталкивается с этими нарушениями. Например, предложения, начинающиеся с таких фраз, как * сад был на работе, что нарушает правило английской структуры фраз , часто вызывают реакцию мозга, называемую ранним левым передним негативом (ELAN). Техники нарушений используются по крайней мере с 1980 года, когда Кутас и Хиллард впервые представили ERP свидетельство того, что семантические нарушения вызывают эффект N400. Используя аналогичные методы, в 1992 году Ли Остерхаут впервые сообщил о реакции P600 на синтаксические аномалии. Дизайн нарушений также использовался для гемодинамических исследований (фМРТ и ПЭТ): Эмбик и его коллеги, например, использовали грамматические и орфографические нарушения, чтобы исследовать место синтаксической обработки в мозге с помощью фМРТ. Еще одно распространенное использование схем нарушения - объединение двух видов нарушений в одном предложении и, таким образом, прогнозирование того, как различные языковые процессы взаимодействуют друг с другом; этот тип исследования перекрестных нарушений широко использовался для изучения того, как синтаксические и семантические процессы взаимодействуют, когда люди читают или слышат предложения.
В психолингвистике и нейролингвистике прайминг относится к феномену, при котором субъект может быстрее распознать слово, если ему или ей недавно представили слово, аналогичное по значению или морфологическому составу (т. Е. Состоящему из аналогичные части). Если испытуемому предъявляется «основное» слово, например «врач», а затем «целевое» слово, например «медсестра», если субъект реагирует на медсестру быстрее обычного, тогда экспериментатор может предположить, что это слово «медсестра» в мозгу уже был доступен при обращении к слову «доктор». Прайминг используется для исследования широкого круга вопросов о том, как слова хранятся и извлекаются в мозгу и как обрабатываются структурно сложные предложения.
Транскраниальная магнитная стимуляция (TMS), новый неинвазивный метод изучения мозговой активности, использует мощные магнитные поля, которые прикладываются к мозгу извне. Это метод возбуждения или прерывания мозговой активности в определенном и контролируемом месте, который, таким образом, может имитировать афазические симптомы, давая исследователю больше контроля над тем, какие именно части мозга будут исследованы. Таким образом, это менее инвазивная альтернатива прямой стимуляции коры, которая может использоваться для аналогичных типов исследований, но требует удаления волосистой части головы субъекта и, таким образом, используется только для людей, которые уже проходят серьезные операции на головном мозге (например, пациенты, перенесшие операцию по поводу эпилепсии ). Логика, лежащая в основе ТМС и прямой корковой стимуляции, аналогична логике афазиологии: если определенная языковая функция нарушена, когда определенная область мозга выбита, то эта область должна каким-то образом участвовать в этой языковой функции. На сегодняшний день несколько нейролингвистических исследований использовали TMS; прямая корковая стимуляция и запись коры (запись активности мозга с помощью электродов, помещенных непосредственно в мозг) использовались с обезьянами макак для прогнозирования поведения человеческого мозга.
Во многих экспериментах по нейролингвистике испытуемые не просто сидят и слушают или смотрят стимулы, но также получают инструкции выполнять какую-то задачу в ответ на стимулы. Субъекты выполняют эти задачи во время записи (электрофизиологической или гемодинамической), обычно для того, чтобы убедиться, что они обращают внимание на стимулы. По крайней мере, одно исследование показало, что задача, которую выполняет субъект, влияет на реакцию мозга и результаты эксперимента.
Лексическое решение задачи включает в себя испытуемых, которые видят или слышат изолированное слово и отвечают, является ли оно настоящим словом. Он часто используется в предварительных исследованиях, поскольку известно, что испытуемые быстрее принимают лексическое решение, если слово было начато родственным словом (как в «докторе», вводящем «медсестра»).
Во многих исследованиях, особенно исследованиях, основанных на нарушениях, субъекты принимают решение о «приемлемости» (обычно грамматическая приемлемость или семантическая приемлемость) раздражителей. Такая задача часто используется для того, чтобы «убедиться, что испытуемые [читают] внимательно предложения и что они [различают] приемлемые предложения от неприемлемых так, как [экспериментатор] ожидает, что они делают».
Экспериментальные данные показали, что инструкции, данные испытуемым в задаче оценки приемлемости, могут влиять на реакцию мозга испытуемых на стимулы. Один эксперимент показал, что, когда испытуемым давали указание судить о «приемлемости» предложений, они не проявляли реакцию мозга N400 (ответ, обычно связанный с семантической обработкой), но это имело место. показать этот ответ, когда ему дано указание игнорировать грамматическую приемлемость и только судить о том, «имеют ли предложения смысл».
В некоторых исследованиях используется задача «зондовой верификации», а не явная приемлемость суждение; в этой парадигме за каждым экспериментальным предложением следует «пробное слово», и испытуемые должны ответить, появилось ли пробное слово в предложении или нет. Эта задача, как и задача оценки приемлемости, гарантирует, что испытуемые внимательно читают или слушают, но может избежать некоторых дополнительных требований к обработке оценок приемлемости и может использоваться независимо от того, какой тип нарушения представлен в исследовании.
Субъектам можно дать указание судить не о том, является ли предложение грамматически приемлемым или логичным, а о том, является ли суждение, выраженное предложением, истинным или ложным.. Эта задача обычно используется в психолингвистических исследованиях детской речи.
В некоторых экспериментах испытуемым ставится задача «отвлечься», чтобы гарантировать, что испытуемые не будут сознательно обращать внимание на экспериментальные стимулы; это может быть сделано, чтобы проверить, выполняется ли определенное вычисление в мозгу автоматически, независимо от того, выделяет ли субъект на это ресурсы внимания. Например, в одном исследовании испытуемые слушали нелингвистические тоны (длинные гудки и гудки) одним ухом и речь в другом ухе, и испытуемым предлагалось нажать кнопку, когда они почувствовали изменение тона; это якобы заставляло испытуемых не обращать явного внимания на грамматические нарушения в речевых стимулах. Испытуемые в любом случае показали несоответствующий ответ (MMN), предполагая, что обработка грамматических ошибок происходила автоматически, независимо от внимания - или, по крайней мере, испытуемые не могли сознательно отделить свое внимание от речевых стимулов.
Другой родственной формой эксперимента является эксперимент с двойным заданием, в котором испытуемый должен выполнить дополнительное задание (например, последовательное постукивание пальцами или произнесение бессмысленных слогов), отвечая на языковые стимулы; такого рода эксперимент был использован для исследования использования оперативной памяти в языковой обработке.
Психологический портал 
Лингвистический портал Некоторые соответствующие журналы включают Journal of Neurolinguistics и Brain and Language. Оба являются журналами доступа по подписке, хотя некоторые рефераты могут быть общедоступными.
