How do our brains process speech? - Gareth Gaskell

翻訳: Emi Atarashi 校正: Yoko Emori

The average 20 year old knows between 27,000 and 52,000 different words.

平均的な20歳が知っている単語の数は ２万７千語から５万２千語です

By age 60, that number averages between 35,000 and 56,000.

60歳までに その数は 平均３万５千から５万６千になります

Spoken out loud, most of these words last less than a second.

声にして出すと ほとんどの単語が １秒に満たない長さです

So with every word, the brain has a quick decision to make:

そのため それぞれの単語に対し 脳はすばやい判断を行う必要があります —

which of those thousands of options matches the signal?

何千という選択肢の中から シグナルと一致するのはどれか？

About 98% of the time, the brain chooses the correct word.

約98%の確率で 脳は適切な単語を 選択します

But how?

一体どうやって？

Speech comprehension is different from reading comprehension,

話し言葉の理解は 書き言葉の理解とは異なりますが

but it’s similar to sign language comprehension—

手話の理解とは似ています

though spoken word recognition has been studied more than sign language.

ただ 手話よりも 話し言葉の認識の方が 数多く研究されています

The key to our ability to understand speech

話し言葉を理解する能力のカギは

is the brain’s role as a parallel processor,

脳の並列プロセッサとしての役割にあります

meaning that it can do multiple different things at the same time.

つまり 複数の異なることを 同時にできる能力です

Most theories assume that each word we know

ほとんどの学説は 既知の単語の１つ１つは

is represented by a separate processing unit that has just one job:

１つの作業のみを行う別個の処理ユニットに 表象されると仮定しています

to assess the likelihood of incoming speech matching that particular word.

聞こえた単語が どの表象単語と 合致するかを決定するという作業です

In the context of the brain, the processing unit that represents a word

脳の中で 単語を表象する処理ユニットは

is likely a pattern of firing activity across a group of neurons

おそらく 皮質にある神経群にまたがった 発火活動パターンです

in the brain’s cortex.

When we hear the beginning of a word,

単語の初めの音が聞こえると

several thousand such units may become active,

何千ものユニットが 発火活動を始めることがありますが

because with just the beginning of a word,

これは 単語の初めの音だけでは

there are many possible matches.

マッチしうる単語が いくつもあるためです

Then, as the word goes on, more and more units register

その後 単語の続きの音が聞こえてくると 次第に多くのユニットが

that some vital piece of information is missing and lose activity.

情報の重要な部分が欠けていると検知し 発火活動を停止します

Possibly well before the end of the word,

場合によっては その単語の最後の音に至るよりかなり前に

just one firing pattern remains active, corresponding to one word.

たった１つの発火パターンだけが 活動を継続し 表象する１語に一致します

This is called the "recognition point."

この一致は 「認識ポイント」と呼ばれています

In the process of honing in on one word,

１つの単語に絞り込むプロセスにおいて

the active units suppress the activity of others,

活動するユニットが その他のユニットの活動を抑え込み

saving vital milliseconds.

大切な数ミリ秒を節約します

Most people can comprehend up to about 8 syllables per second.

ほとんどの人は １秒に 約８音節まで理解できます

Yet, the goal is not only to recognize the word,

そして 最終的には 単語自体の認識だけでなく

but also to access its stored meaning.

保存されたその単語の意味に アクセスする必要もあります

The brain accesses many possible meanings at the same time,

脳は 考えられる多くの意味に 同時にアクセスし

before the word has been fully identified.

その単語の意味を完全に決定します

We know this from studies which show that even upon hearing a word fragment—

研究によると 例えば “cap” のような 単語の一部を聞いただけで

like "cap"—

listeners will start to register multiple possible meanings,

“captain” や “capital” など 考えられる複数の意味を検知し始めます

like captain or capital, before the full word emerges.

単語全体が聞こえてくるのを 待たずに

This suggests that every time we hear a word

つまり １つの単語を耳にすると

there’s a brief explosion of meanings in our minds,

脳の中で 瞬間的な意味の発火が起きて

and by the recognition point the brain has settled on one interpretation.

認識ポイントに達すると 脳は ひとつの解釈に到達します

The recognition process moves more rapidly

認識のプロセスが 速く機能するのは

with a sentence that gives us context than in a random string of words.

単語がバラバラに並んでいる場合より 文脈のある文章になっている場合です

Context also helps guide us towards the intended meaning of words

文脈はまた 単語の意図された意味を 判断する手助けをしてくれます

with multiple interpretations, like "bat," or "crane,"

多義語の “bat” (バット・コウモリ) や “crane” (クレーン・鶴) など

or in cases of homophones like "no" or "know."

同音異義語の “no” や “know” を 区別する場合です

For multilingual people, the language they are listening to is another cue,

多言語を話す人の場合 聞こえてくる言語が 新たな手掛かりになり

used to eliminate potential words that don’t match the language context.

聞こえてくる言語に合致しない 単語を可能性から排除します

So, what about adding completely new words to this system?

では 全く新しい単語を このシステムに 追加するにはどうするのでしょう？

Even as adults, we may come across a new word every few days.

大人になっても 数日に一度ぐらい 新しい単語に出会うことがありえます

But if every word is represented as a fine-tuned pattern of activity

全ての単語が精密に調整された 活動パターンで表象されていて

たくさんのニューロン上に 納められているならば

distributed over many neurons,

how do we prevent new words from overwriting old ones?

どのように 新しい単語が古い単語を 上書きしてしまうのを防ぐのでしょう？

We think that to avoid this problem,

この問題を回避するために

new words are initially stored in a part of the brain called the hippocampus,

はじめに 新しい単語は 脳の「海馬」という部分に記憶されます

well away from the main store of words in the cortex,

単語が主に貯蔵されている皮質とは 全く違う場所ですので

so they don’t share neurons with others words.

新しい単語は 既知の単語と 同じニューロンを共有しません

Then, over multiple nights of sleep,

その後 数日間 夜の睡眠を重ねると

the new words gradually transfer over and interweave with old ones.

新しい単語は 次第に移動し 既知の単語の仲間入りをします

Researchers think this gradual acquisition process

研究者たちは この段階的な習得プロセスが

helps avoid disrupting existing words.

既知の単語が誤って上書されるのを 防ぐと考えています

So in the daytime,

このように 日中は

unconscious activity generates explosions of meaning as we chat away.

誰かと会話するときには 無意識の活動が 意味の発火を発生させ

At night, we rest, but our brains are busy integrating new knowledge

夜 私たちが休んでいる間 脳は忙しく働いて

新しい単語の情報を 単語ネットワークに統合しています

into the word network.

When we wake up, this process ensures that we’re ready

このプロセスにより 私たちは 朝 目覚めたとき

for the ever-changing world of language.

絶えず変化する言語の世界に 対応できる準備が整っているのです