Концептуальные нейроны гиппокампа отреагировали на связанные местоимения

Нейробиологи обнаружили, что в человеческом гиппокампе есть концептуальные нейроны, подобные корковым, которые реагируют на определенные понятия сильнее, чем на все другие. Эксперименты с пациентами с электродами в гиппокампе показали, что концептуальные нейроны также избирательно реагируют на местоимения, связанные с этими понятиями. Статья опубликована в Science.

Исследования на пациентах с имплантированными в мозг электродами показали, что в средней височной доле и гиппокампе есть отдельные нейроны или небольшие группы нейронов, которые избирательно реагируют на ту или иную концепцию — к примеру, на фотографию конкретного человека или персонажа, его имя, а также на воспоминания о нем. Так, например, ученые обнаружили в гиппокампе одного из участников «нейрон Дженифер Энистон», который активировался исключительно фотографиями актрисы, а в гиппокампе другого — «нейрон Холли Бэрри». Часто эти нейроны реагировали только на изображения, реже — одновременно на изображение и имя того, кто изображен. Нейроны, которые реагировали на понятия, независимо от того, как оно было представлено, назвали концептуальными.

Не вполне ясно, что происходит с концептуальными нейронами, когда мы, например, читаем какой-то текст, и в нем возникает местоимение — «он» или «она» — отсылающее к тому самому понятию. Дорис Дейкстерхёйс (Doris Dijksterhuis) из Нидерландского института нейронаук и ее коллеги из Великобритании, Нидерландов и Франции предположили, что местоимения, связанные с существительными, активируют те же концептуальные нейроны, что и эти существительные. Чтобы проверить это, ученые провели эксперимент с двадцатью двумя пациентами с эпилепсией, в гиппокампы которых были имплантированы электроды для локализации очагов судорог.

Сначала исследователи нашли в гиппокампе испытуемых концептуальные нейроны. Участники просматривали фотографии разных знаменитостей, персонажей и членов своей семьи, а ученые наблюдали за активностью отдельных нейронов гиппокампа и определяли, на какие изображения каждый из них реагирует сильнее. Также участникам предлагали читать предложения с именами тех же людей и персонажей. Так исследователям удалось выявить 19 концептуальных клеток, каждая из которых реагировала на определенное понятие, независимо от того, смотрели участники на изображение или читали текст. Еще 34 нейрона реагировали на отдельные слова, но не на их изображения — их исследователи назвали не концептуальными клетками, селективными к существительным.

Затем пациентам предлагали читать по два предложения. Первое содержало существительное, которое активирует конкретный нейрон, и существительное, на которое этот нейрон не реагирует. Второе предложение содержало местоимение, отсылающее к одному из существительных. Как и ожидали ученые, местоимения вновь активировали концептуальную клетку, если относились к тому существительному, которое тоже ее активирует. Таким образом, нейрон, реагирующий на Шрека, дважды активировался во время чтения предложений «Кортни Лав и Шрек зашли в бар. Он сел за столик» — на слове «Шрек» и на слове «он». Этот эффект был более выраженным для концептуальных нейронов, чем для нейронов, селективных к существительным.

Реакцию концептуальных нейронов на местоимения нельзя было объяснить их длительной активацией в ответ на предпочитаемое существительное, поскольку реактивации нейрона не происходило, если местоимение во втором предложении относилось к другому существительному. Если же первое предложение вообще не содержало имени, активирующего целевой нейрон, то пиков активности этого нейрона не наблюдалось ни в какой момент времени.

Полученные результаты ученые подтвердили с помощью декодера, обученного на избирательных нейронных ответах на выбранные имена. Авторы заключили, что местоимения и существительные, относящиеся к одному и тому же понятию, вызывают схожие представления в гиппокампе. Вероятно, то же самое происходит с концептуальными нейронами и в других областях мозга — и это помогает нам гибко связывать слова и концепции и понимать язык.

Ранее исследователи обнаружили в височной доле мозга популяцию нейронов, которая избирательно реагирует на пение — но не на музыку или речь.