I løpet av flere tiår har nevrovitenskapsmenn laget et veldefinert kart over hjernens «språknettverk», eller områder av hjernen som er spesialisert for språkbehandling. Tilstede primært i venstre hjernehalvdel, inkluderer dette nettverket regioner som ligger i Brocas område, så vel som andre deler av frontallappene og tinninglappene.

Imidlertid ble det store flertallet av disse kartografiske studiene utført av engelsktalende mens de lyttet til eller leste engelske tekster. MIT nevroforskere har nå utført hjerneavbildningsstudier på høyttalere av 45 forskjellige språk. Resultatene viser at foredragsholdernes språklige nettverk ser ut til å være i hovedsak de samme som de som har engelsk som morsmål.

Resultatene, selv om det ikke er overraskende, fastslår at lokalisering og nøkkelegenskaper til språknettverket fremstår som universelle. Arbeidet legger også grunnlaget for fremtidige studier av språklige elementer som vil være vanskelig, om ikke umulig, å studere blant engelsktalende fordi engelsk mangler disse egenskapene.

«Denne studien er veldig grunnleggende, og utvider noen funn fra engelsk til et bredt spekter av språk,» sier Evelina Fedorenko, Frederick A. og Carole J. Middleton Career Development Associate Professor of Neuroscience ved MIT og medlem av McGovern Institute for Brain ved MIT. Forskning. «Håpet er at nå som vi ser at de grunnleggende egenskapene ser ut til å være generelle på tvers av språk, kan vi spørre om potensielle forskjeller mellom språk og språkfamilier i hvordan de implementeres i hjernen, og vi vil kunne studere fenomener som egentlig ikke finnes på engelsk.»

Fedorenko er hovedforfatter av studien, som vises i dag i Naturlig nevrovitenskap. Saima Malik-Moraleda, en doktorgradsstudent i Speech and Hearing Biosciences and Technologies-programmet ved Harvard University, og Dima Ayyash, en tidligere forskningsassistent, er hovedforfattere av artikkelen.

Kartlegging av språknettverk

De nøyaktige plasseringene og formene til språkområdene varierer mellom individer. Så for å finne språknettverket ber forskere hver person om å utføre en språkoppgave mens de skanner hjernen deres med funksjonell magnetisk resonansavbildning (fMRI). Å lytte til eller lese setninger på ditt morsmål bør aktivere språknettverket. For å skille dette nettverket fra andre hjerneregioner ber forskerne også deltakerne om å utføre oppgaver som ikke burde aktivere det, for eksempel å lytte til et ukjent språk eller løse matematiske problemer.

For flere år siden begynte Fedorenko å designe disse «lokaliserings»-oppgavene for høyttalere av andre språk enn engelsk. Mens de fleste språknettverksstudier har brukt engelsktalende som fag, inkluderer ikke engelsk mange funksjoner som ofte sees på andre språk. For eksempel på engelsk har ordrekkefølgen en tendens til å være fast, mens på andre språk er ordrekkefølgen mer fleksibel. I stedet bruker mange av disse språkene tillegg av morfemer, eller ordsegmenter, for å formidle ytterligere betydning og forhold mellom ord.

«I mange år har det vært en økende bevissthet om behovet for å undersøke flere språk, hvis vi skal komme med påstander om hvordan et språk fungerer, i motsetning til hvordan engelsk fungerer.» , forklarer Fedorenko. «Vi trodde det ville være nyttig å utvikle verktøy som ville tillate folk å grundig studere språkbehandling i hjerner i andre deler av verden. Det er nå tilgang til hjerneavbildningsteknologier i mange land, men de grunnleggende paradigmene du trenger for å finne de språksensitive områdene hos en person er rett og slett ikke der.

For den nye studien utførte forskere hjerneavbildning av to høyttalere på 45 forskjellige språk, som representerte 12 forskjellige språkfamilier. Målet deres var å se om nøkkelegenskapene til språknettverket, som lokalisering, venstrelateralisering og selektivitet, var de samme hos disse deltakerne som hos personer som har engelsk som morsmål.

Forskerne bestemte seg for å bruke «Alice i Eventyrland» som teksten som alle ville lytte til, fordi det er et av de mest oversatte skjønnlitterære verkene i verden. De valgte ut 24 korte passasjer og tre lange passasjer, hver innspilt av en som snakker språket som morsmål. Hver deltaker hørte også tulltekster, som ikke skulle aktivere språknettverket, og ble bedt om å utføre diverse andre kognitive oppgaver som ikke skulle aktivere det.

Teamet fant at språknettverket til deltakerne i denne studien var i omtrent samme hjerneregioner og hadde samme selektivitet som de som har engelsk som morsmål.

«Språklige områder er selektive,» forklarer Malik-Moraleda. «De bør ikke svare under andre oppgaver, for eksempel en romlig arbeidsminneoppgave, og det er det vi fant hos høyttalere på 45 språk vi testet.»

I tillegg ble språkregioner som vanligvis er aktivert sammen hos engelsktalende, for eksempel frontale språkområder og temporale språkområder, på samme måte synkronisert i høyttalere av andre språk.

Forskerne viste også at blant alle forsøkspersonene var den lille variasjonen de så mellom individer som snakket forskjellige språk, den samme som mengden variasjon som typisk vil bli observert mellom engelskspråklige som morsmål.

Likheter og ulikheter

Selv om resultatene tyder på at den generelle arkitekturen til språknettverket er lik mellom høyttalere av forskjellige språk, betyr det ikke at det ikke er noen forskjeller, sier Fedorenko. Som et eksempel kan forskere nå se etter forskjeller mellom talere av språk som primært bruker morfemer i stedet for ordrekkefølge for å bestemme betydningen av en setning.

«Det er alle slags interessante spørsmål du kan stille om morfologisk prosessering som egentlig ikke gir mening å stille dem på engelsk, fordi det er mye mindre morfologi,» sier Fedorenko.

En annen mulighet er å studere om talere av språk som bruker tonehøydeforskjeller for å formidle forskjellige ordbetydninger vil ha et språklig nettverk med sterkere forbindelser til auditive områder av hjernen som koder for tonehøyde.

For tiden jobber Fedorenkos laboratorium med en studie der de sammenligner de «temporale mottakelige feltene» til høyttalere av seks typologisk forskjellige språk, inkludert tyrkisk, mandarin og finsk. Det temporale reseptive feltet er et mål på antall ord språkbehandlingssystemet kan behandle om gangen, og for engelsk er det funnet å være mellom seks og åtte ord.

«Språksystemet ser ut til å fungere på biter av bare noen få ord, og vi prøver å se om denne begrensningen er universell i de andre språkene vi tester,» sier Fedorenko.

Forskere jobber også med å lage språklokaliseringsoppgaver og finne studiedeltakere som representerer flere språk utover de 45 i denne studien.

Forskningen ble støttet av National Institutes of Health og forskningsmidler fra MIT Department of Brain and Cognitive Sciences, McGovern Institute og Simons Center for the Social Brain. Malik-Moraleda ble finansiert av et La Caixa Fellowship og et Friends of McGovern Fellowship.