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《科学》:美科学家用电脑模型预测词汇相关大脑活动

来源:www.timetimetime.net 时间:2020-05-10 编辑:励志
作者:方群资料来源:科学时报发布时间:2008年

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《科学》:美国科学家使用计算机模型来预测与词汇相关的大脑活动

美国科学家设计了一个计算机模型,可以预测与理解单个名词相关的大脑活动模式。(照片提供:CORBIS)

单词的意思在大脑中是如何编码的?回答这个问题似乎需要测量大脑对字典中每个单词的反应。现在,美国科学家设计了一个计算机模型,可以预测与理解单个名词相关的大脑活动模式。

汤姆米切尔(Tom M. Mitchell)和他来自宾夕法尼亚州匹兹堡卡内基梅隆大学的同事们,首先从12个语义类别中确定了60个特定名词的语义成分,包括动物、服装、工具和车辆。在一个总共有1亿个单词的文本数据库中,他们评估了这些名词出现在25个动词附近的频率,这些动词指的是运动或感觉运动。基于这些动词和名词的频率,每个动词被赋予一个频率值。这样,计算机就创建了一个“语义识别标记”,可以捕捉每个名词的意思。研究人员还从9名志愿者那里获得了60个名词的神经活动模式,这些志愿者被暴露在功能磁共振成像扫描仪下,并被要求思考每个名词。

研究人员随后开发了一个计算模型,可以掌握与每个名词相关的神经和语义特征。该模型用于训练58个名词,然后根据其余两个名词的语义信号预测它们的神经信号。预测的神经活动模式与志愿者对这两个名词的实际功能磁共振扫描结果的匹配准确率为77%。研究人员随后再次用59个名词训练该模型,并要求它提供与剩余名词相关的功能磁共振成像图像最后,该模型在从1001个单词的词汇中找到正确名词时达到了72%的准确率。

有趣的是,当研究人员评估与模型相关的25个动词的神经活动时,他们发现与动词“吃”相关的大脑区域包括味觉皮层,而与动词“跑”相关的区域包括一些颞叶(与对生物运动的理解相关)。这意味着,对于能够编码动词意义的大脑区域,当一个人完成一个具有动词意义的动作时,这些区域将被激活。研究人员在最近出版的美国杂志《科学》上报道了这项研究结果。

这个模型使神经科学家能够评估任何特定名词在大脑中是如何编码的,而无需进行数千次大脑扫描。将名词的语义特征扩展到形容词将进一步改进这个模型,特别是它区分同类名称中的神经特征的能力(但是这个模型不擅长这个任务)。这个模型的细化也使它能够预测更抽象概念的神经表达。无论如何,只有25个动词用于语义上定义名词。这个模型描述了非常精确的神经特征,表明特定名词的神经表达至少部分基于事物的感觉和运动特征。

《科学时报》 (2008-12-19 A3国际)

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