Czy hipokamp odpowiada za iście naukowe podejście do uczenia się nowego języka?

Czy hipokamp odpowiada za iście naukowe podejście do uczenia się nowego języka?

Trochę kontekstu

Początki współczesnej neuropsychologii są ściśle związane z badaniem języka, który pozostaje nie tylko jedną z funkcji wyróżniających ludzi na tle innych zwierząt, ale też jedną z ciekawszych „zagadek badawczych”. Już w 1861 Paul Broca opublikował wyniki badań neuroanatomicznych 30-letniego mężczyzny, który u schyłku swojego krótkiego życia potrafił wypowiedzieć tylko jedno słowo - „tan” (Kuhl i Damasio, 2013). Francuski anatom zlokalizował w mózgu Louis Victor'a Leborgne'a obszar w przedniej części lewej półkuli, obecnie znany jako „pole Broki” oraz powszechnie kojarzyony z tworzeniem aktów mowy (ibidem). Od tamtego czasu poznaliśmy całą gamę innych miejsc w mózgu, dzięki skoordynowanej aktywności których powstaje poezja i listy zakupów, myśli zamieniane są w okrągłe zdania, a każdy z otaczających nas obiektów ma przypisane co najmniej jedno słowo, dzięki któremu może zostać zidentyfikowany. Dla osób uczących się nowego języka ta ostatnia właściwość daje o sobie znać w szczególności, pod postacią niekończących się list „słówek” do nauczenia. Patrząc na nie, możemy np. z zazdrością przypomnieć sobie o tym, że dzieci uczą się języka bez wysiłku. Przykładowo, już na bardzo wczesnym etapie rozwoju - między 12 a 16 miesiącem życia - liczba słów rozumianych przez dziecko wzrasta z 60 do około 230 (Kuhl i Damasio, 2013). Zanim jednak porzucimy naukę języka obcego pod wpływem tych "zawstydzających" danych, należy przypomnieć o tym, że warunki nauki są w obu przypadkach diametralnie różne. Dzieci uczą się w sposób naturalny tj. przez powtarzające się ekspozycje na obiekty i usłyszane słowa je oznaczające. Okazuje się, że umiejętność ta jest całkiem dobrze zachowana u osób dorosłych, natomiast zagadką pozostaje sposób, w jaki tworzone są asocjacje między usłyszanym wyrazem a jego desygnatem.

„Globalny”, a może „lokalny” - problem...

Najnowsze badania psychologów z Uniwersytetu z Sussex w Wielkiej Brytanii rzucają nowe światło na to zagadnienie i dodatkowo na strukturę mózgowia odpowiedzialną za sytuacyjne uczenie się języka u osób dorosłych. Jak dotąd wśród psychologów badających to zagadnienie konkurowały ze sobą dwie teorie: model „globalny” (Kachergis i wsp., 2012) i model „lokalny” (Trueswell i wsp., 2013). Model globalny (asocjacyjny) zakłada, że na początkowych etapach każde usłyszane słowo kojarzone jest z każdym obiektem obecnym w danej sytuacji, w wyniku czego powstaje gęsta sieć asocjacji. Uczenie się polega tutaj na stopniowym osłabianiu skojarzeń nieprawidłowych i wzmacnianiu prawidłowych w wyniku kolejnych ekspozycji na współwystępujące pary słowo-obiekt. Z kolei w modelu lokalnym (inaczej: „weryfikacji założeń”, ang. propose-but-verify) podmiot arbitralnie przypisuje jedno z usłyszanych słów do jednego z potencjalnych desygnatów, a następnie sprawdza w kolejnej ekspozycji, czy skojarzenie jest prawidłowe. W tym wypadku uczenie się jest skokowe, ponieważ nieprawidłowe skojarzenia są natychmiast całkowicie usuwane, a prawidłowe „cementowane”. Innymi słowy oba modele zakładają, że uczenie polega na wynajdywaniu i różnicowaniu pewnych wzorców współwystępowania słów i obiektów, natomiast różnią się one dynamiką tego procesu. W modelu globalnym jest ona powolna, natomiast w lokalnym bardziej gwałtowna.

Neuroobrazowanie z pomocą

Dotychczas trudno było ustalić, która z teorii lepiej opisuje operacje umysłowe wykonywane przez ludzi w trakcie sytuacyjnego uczenia się znaczenia słów. Dzięki łącznemu zastosowaniu techniki funkcjonalnego rezonansu magnetycznego (fMRI) z modelowaniem matematycznym zachowania, grupa z Wielkiej Brytanii przedstawiła dowody na to, że to model „lokalny” pasuje do wzorca aktywności mózgu osób dorosłych. Co więcej, okazało się, że za realizację tej strategii uczenia się odpowiada hipokamp. Jak zauważają autorzy, hipokamp jest strukturą specjalizującą się zarówno w szybkim, jak i stopniowym odnajdywaniu i różnicowaniu wzorców, więc równie dobrze mógłby realizować strategię „globalną”. Jednak jego aktywność nie pasowała do parametrów „globalnego” modelu matematycznego opisującego zachowanie osób w eksperymencie.

Lort, pank i krzywa uczenia

Co właściwie robili studenci  Uniwersytetu w Sussex w trakcie badania? Pokrótce - prezentowano im na ekranie monitora 3 obrazki nieznanych obiektów, podczas gdy w tle słyszeli oni 3 pseudosłowa przypominające fonetycznie język angielski (np. lort, pank, soob). Ani lokalizacja obiektów na ekranie, ani kolejność wypowiadanych słów nie były ze sobą związane, zatem jedynym sposobem na powstanie prawidłowych skojarzeń było porównywanie współwystępowania par słowo-obiekt między kolejnymi ekspozycjami. Dla każdego z 9 słów przewidzianych do nauczenia przypadały 3 ekspozycje na jeden blok zadaniowy, po którym następował test sprawdzający wszystkie 9 słów (każdy uczestnik zrealizował łącznie 6 bloków zadaniowych i 6 testów, dzięki czemu można było określić tempo uczenia się).

Urodzeni naukowcy?

Czy możliwe zatem, że w warunkach naturalnych uczymy się słów tak, jak naukowcy dociekają prawdy, tj. testując konkretne hipotezy? A jeśli tak – to czy jest to proces świadomy, wymagający celowego użycia, czy też nieuświadomiona i potencjalnie wrodzona właściwość naszych umysłów? Chociaż eksperyment nie został zaprojektowany, żeby odpowiedzieć na te pytania, to dostarczył on kilku wskazówek. Z jednej strony wiadomo, że 10 z 19 studentów, którzy wzięli udział w badaniu, używało strategii „lokalnej” świadomie. Ponieważ autorzy doniesienia nie informują, czy hipokampy tych osób działały inaczej od pozostałych 9, nie wiemy, jak duży wpływ miało to na uzyskane wyniki. Trudno natomiast wykluczyć wpływ procedury kontrolnej na zachowanie badanych. Przed przystąpieniem do neuroobrazowania wszystkie osoby zostały nauczone dziewięciu par pseudosłów i obrazków w sposób identyczny z zastosowanym w skanerze. Dzięki temu w trakcie eksperymentu badacze mogli jednocześnie obserwować reakcję mózgu badanych na uczenie się nowego zestawu dziewięciu par oraz na pary wyuczone. Procedura tego typu pozwala odjąć jeden wzorzec aktywacji od drugiego, zostawiając element działania mózgu odpowiedzialny za samo uczenie się. Jednak zastosowanie jej dało badanym szansę na wypracowanie strategii rozwiązania zadania, niekoniecznie odzwierciedlającej „naturalny” sposób nabywania języka. Za nieuświadomionym trybem przetwarzania informacji przemawia jedynie fakt, że odpowiedzialny za świadome uczenie się system czołowo-ciemieniowy (Fox i wsp., 2005), który również ulegał aktywacji w trakcie badania, nie brał udziału w realizacji strategii „lokalnej”. Podsumowując, można powiedzieć, że otrzymaliśmy dowód na to, że pamiętanie ograniczonej puli założeń i testowanie ich w nowych okolicznościach jest w niektórych warunkach optymalną metodą pozyskiwania nowych słów przez ludzi.

Na podstawie:

Artykuł główny:

Berens, S.C., Horst, J.S., Bird, C.M. (2018). Cross-Situational Learning Is Supported by Proposebut-Verify Hypothesis Testing. Current Biology, 28, 1–5.

Publikacje pomocnicze:

Fox, M.D., Snyder, A.Z., Vincent, J.L., Corbetta, M., Van Essen, D.C., Raichle, M.E. (2005). The human brain is intrinsically organized into dynamic, anticorrelated functional networks.  Proceedings of the National Academy of Sciences. 102, 9673–9678.

Kachergis, G., Yu, C., and Shiffrin, R.M. (2012). An associative model of adaptive inference for learning word-referent mappings. Psychon. Bull. Rev. 19, 317–324.

Kuhl, P.K., Damasio, A.R. (2013). Language. [w:]  Kandel, E.R., Schwartz, J.H., Jessell, T.M., Siegelbaum, S.A., Hudspeth, A.J. Principles of Neural Science. McGraw-Hill Companies, Inc.

Trueswell, J.C., Medina, T.N., Hafri, A., Gleitman, L.R. (2013) Propose but verify: Fast mapping meets cross-situational word learning. Cognitive Psychology 66, 126–156.

Trochę kontekstu Początki współczesnej neuropsychologii są ściśle związane z badaniem języka, który pozostaje nie tylko jedną... czytaj więcej
Jak mówi porzekadło – sport to zdrowie. Prawdopodobnie znacie to uczucie, gdy po wysiłku fizycznym mimo zmęczenia czujecie si... czytaj więcej
Nie lubimy się mylić. Nie lubimy też, gdy ktoś, choć nawet życzliwie, wytyka nam nasze błędy. Chyba najbardziej jednak nie lu... czytaj więcej
Zaburzenia ze spektrum autyzmu (autism spectrum disorder - ASD) są najczęściej występującymi zaburzeniami neurorozwojowymi wi... czytaj więcej