How do our brains process speech? - Gareth Gaskell

Переводчик: Rostislav Golod Редактор: Anna Pecot

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

К 20 годам словарный запас среднестатистического человека

составляет от 27 до 52 тысяч слов.

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

К 60 годам этот диапазон возрастает до 35–56 тысяч слов.

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

При произнесении вслух большинство этих слов звучит менее секунды.

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

Поэтому, когда человек слышит какое-либо слово,

его мозг быстро принимает решение:

which of those thousands of options matches the signal?

какому из тысяч вариантов слов соответствует данный сигнал?

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

Приблизительно в 98% случаев мозг подбирает правильный вариант.

But how?

Но каким образом?

Speech comprehension is different from reading comprehension,

Восприятие устной речи отличается от восприятия письменного текста,

but it’s similar to sign language comprehension—

но сходно с восприятием языка жестов,

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

хотя язык жестов пока не настолько изучен, как восприятие речи на слух.

The key to our ability to understand speech

Ключевым фактором нашей способности воспринимать устную речь

is the brain’s role as a parallel processor,

является работа мозга как параллельной вычислительной системы,

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

обуславливающей его умение

одновременно совершать множество различных операций.

Most theories assume that each word we know

Согласно большинству теорий, каждое слово нашего лексикона

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

представлено отдельным блоком обработки данных,

который призван выполнять единственную задачу:

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

оценивать вероятность соответствия входящей единицы устной речи

определённому слову нашего лексикона.

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

Есть предположение, что каждое слово представлено в коре головного мозга

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

особым паттерном активации группы нейронов.

in the brain’s cortex.

When we hear the beginning of a word,

Когда мы слышим начало какого-то слова,

several thousand such units may become active,

в головном мозге активируется несколько тысяч участков,

because with just the beginning of a word,

ведь начало слова может соответствовать большому числу лексических единиц.

there are many possible matches.

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

Затем, по мере произнесения слова, всё больше и больше участков

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

фиксируют отсутствие важной для них информации и деактивируются.

Possibly well before the end of the word,

Вероятнее всего, уже до того, как будет произнесено всё слово,

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

останется активным всего один паттерн, соответствующий данному слову.

This is called the "recognition point."

Это называется момент распознавания.

In the process of honing in on one word,

В процессе распознавания конкретного слова

the active units suppress the activity of others,

активные участки головного мозга подавляют действие неактивных,

saving vital milliseconds.

экономя тем самым ценные миллисекунды.

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

Большинство людей способны воспринять примерно 8 слогов в секунду.

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

Однако целью является не просто распознавание слова,

but also to access its stored meaning.

но также извлечение из памяти его значения.

The brain accesses many possible meanings at the same time,

Прежде чем полностью опознать слово,

мозг одновременно извлекает из памяти множество возможных значений.

before the word has been fully identified.

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

Согласно исследованиям, услышав даже фрагмент слова,

like "cap"—

например «кап»,

listeners will start to register multiple possible meanings,

человек начинает подбирать множество вариантов слова,

like captain or capital, before the full word emerges.

таких как «капитан» или «капитал», до того, как услышит слово целиком.

This suggests that every time we hear a word

Это означает, что всякий раз, когда мы слышим слово,

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

в мозге происходит мгновенная вспышка возможных значений,

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

и к моменту распознавания мозг делает выбор в пользу одного из них.

The recognition process moves more rapidly

Намного быстрее процесс распознавания осуществляется в предложении,

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

когда слово употреблено в контексте, а не в произвольном наборе слов.

Context also helps guide us towards the intended meaning of words

Контекст также помогает нам понять вкладываемый в слова смысл.

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

Особенно это касается многозначных слов, таких как «дубина» или «кран»,

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

а также омофонов, например «без» и «бес».

Для говорящих на нескольких языках дополнительной подсказкой является

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

язык, который они слышат, —

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

это помогает мозгу исключить слова, не соответствующие языковому контексту.

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

Но как же в эту систему попадают абсолютно новые для нас слова?

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

Даже во взрослом возрасте мы постоянно сталкиваемся с новыми словами.

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

Если каждое слово представлено чётким паттерном активности

distributed over many neurons,

множества нейронов,

how do we prevent new words from overwriting old ones?

почему новые слова не вытесняют старые?

We think that to avoid this problem,

Скорее всего, этого не происходит потому,

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

что новые слова вначале сохраняются в части мозга, называемой гиппокамп,

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

вдали от основной массы слов, которые хранятся в коре головного мозга,

so they don’t share neurons with others words.

то есть у новых и старых слов на этом этапе отсутствуют общие нейроны.

Then, over multiple nights of sleep,

Но пройдёт немало ночей,

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

и во сне новые слова постепенно смешаются со старыми.

Researchers think this gradual acquisition process

Учёные считают, что такой процесс поэтапного приобретения новых слов

helps avoid disrupting existing words.

помогает избежать путаницы с существующими словами.

So in the daytime,

Днём, когда мы общаемся с другими людьми,

unconscious activity generates explosions of meaning as we chat away.

наш мозг бессознательно генерирует вспышки значений.

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

А ночью, когда мы отдыхаем, мозг осуществляет интеграцию новой информации

into the word network.

в наш лексикон.

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

И когда мы просыпаемся, то можем быть уверены —

наш мозг уже готов к восприятию постоянно развивающегося мира языка.

for the ever-changing world of language.