Szkiełko i oko widzi serce. O tym jak neuronauka bada metafory

Szkiełko i oko widzi serce. O tym jak neuronauka bada metafory

Neurolingwistyka to mulidyscyplinarna dziedzina nauki badająca mechanizmy neuronalne odpowiedzialne za rozumienie, przetwarzanie i produkcję wypowiedzi. Historycznie wywodzi się z afazjologii, dyscypliny badawczej zajmującej się upośledzeniem języka wynikającym z uszkodzenia mózgu np. udaru czy choroby neurodegeneracyjnej. Korzenie tej drugiej sięgają XIX w., natomiast jej młodsza siostra przeżyła swój intensywny rozwój wiek później, w latach 70 i 80 XXw. W 1974 Łuria opublikował „Podstawowe problemy w neurolingwistyce”, prawdopodobnie pierwszą książkę z nazwą „neurolingwistyka” w tytule. W latach 80 natomiast odkryto i opisano potencjał N400 – kamień milowy dla neurolingwistyki.

Potencjały wywołane (ang. evoked potentials, EP) są potencjałami elektrycznymi rejestrowanymi z powierzchni głowy i stanowią odpowiedź mózgu na określony bodziec. W zależności od typu bodźca możemy wyróżnić wzrokowe, słuchowe lub somatosensoryczne potencjały wywołane. Potencjały te możemy podzielić na egzo- i endogenne, określane także jako potencjały skorelowane z pobudzeniem (ang. event related potentials – ERP). Parametry tych pierwszych zależą ściśle od fizycznych właściwości bodźca i są generowane automatycznie po jego prezentacji, niezależnie od głębokości stanu skupienia na danym bodźcu. ERP natomiast nie zależą od tylko fizycznych właściwości bodźca, ale także od analizy informacji zawartej w danym bodźcu, a więc od procesów wewnętrznych.

N400 – jak odczytać z mózgu badanego, że jest zaskoczony

Potencjał N400 zwany także potencjałem semantycznym N400 wrażliwy jest, jak sama nazwa wskazuje, na semantyczne znaczenia bodźca. Jest to ujemna fala o latencji około 400ms rejestrowana za pomocą EEG w odpowiedzi na prezentację bodźca. Należy zaznaczyć, że N400 rejestrowany jest niezależnie od sposobu prezentacji – obserwuje się go zarówno podczas słuchania, czytania czy obserwowania języka migowego. Odkryli go w 1980 roku, Marta Kutas i Steven Hillyard. Prezentowali oni badanym na ekranie komputera różne zdania, z których część była logiczna; a w części użyto słów niepasujących do kontekstu (choć zachowano gramatykę). Przykładowym zdaniem zachowującym ciąg logiczny było zdanie „On zwrócił książkę do biblioteki”, natomiast zdanie ze słowem niepasującym to np. „Chłopiec rzucił lodówką”. W pierwszym wypadku nie rejestrowano fali N400, natomiast w drugim była ona wyraźna. W oryginalnej pracy odkrywcy interpretowali potencjał jako zakłócenie w procesie analizy zdań spowodowane przez nieoczekiwane w danym kontekście słowa. Jak wykazano jednak w dalszych badaniach, nieprawidłowość semantyczna nie jest warunkiem koniecznym zaistnienia fali N400. Pojawia się ona także dla innych niedopasowanych słów, semantycznie jednak poprawnych np. „Włożyła buty na wysokim OBCASIE”; gdzie niespodziewana jest fizyczna, a nie semantyczna struktura bodźca. Ponadto wykazano, że amplituda N400 jest odwrotnie proporcjonalna dla bliskości semantycznej słów.

LPC – jak odczytać z mózgu badanego, że zna daną rzecz

Późny komponent dodatni (ang. late positive compotent, LPC) jest kolejnym z ważnych ERP. Definiuje się go jako falę o polaryzacji dodatniej i latencji od 600 do 1300ms. Podobnie jak N400 jest on czuły na zawartość semantyczną. Ponadto, w odróżnieniu od N400, jest on wiązany także z pamięcią jawną. To właśnie badania nad pamięcią przyczyniły się do jego odkrycia; LPC został po raz pierwszy opisany w badaniach badających efekty powtórzeń i rozpoznawania. Fala ta pojawiała się w odpowiedzi na powtórnie pokazywane/znane już obiekty. Literatura na temat tego zjawiska jest jednak mniej spójna niż na temat N400; wymienia się między innymi następujące procesy, które miałby odzwierciedlać LPC – poziom integracji zdania, przypominanie czy reanalizę treści.

Prawa półkula– czy da się odczytać, że ktoś zrozumiał ukryty przekaz

Uważa się, że obie półkule mózgu pełnią różna rolę w przetwarzaniu i analizie języka. Aspektem, który będzie ważny w przypadku prezentowanego badania jest przetwarzanie metaforyczne języka,co do którego wyniki badań pozostają sprzeczne. Niektóre wskazują na dominujące znaczenie prawej półkuli, inne nie pokazują takiej zależności.

Założenia badania

Fascynującego połączenia nauki z duchem postanowili dokonać Chińczycy badając przedstawione wyżej zjawiska w odpowiedzi na metafory prezentowane badanym. W swojej pracy skupili się na bioelektrycznej odpowiedzi mózgu na zwykłe zdania, metafory poetyckie oraz metafory naukowe. Wszystkie wypowiedzi skonstruowane zostały według tego samego schematu „X jest Y”. Dla przykładu – „Pekin jest stolicą” (zwykłe zdanie), „Język jest mostem” (metafora poetycka) czy „Dźwięk jest falą” (metafora naukowa). (Ze względu na to, że badanie było w języku chińskim, publikacja w języku angielskim, a ten artykuł jest po polsku metafory mogły stracić pewne niuanse znaczeniowe w stosunku do ich pierwotnych wersji – przypis autora).

W swoim badaniu postawili oni tezę, że wyrazy w metaforach naukowych są z odleglejszych od siebie dziedzin niż wyrazy w metaforach poetyckich/zwykłych zdaniach, co powinno skutkować zwiększeniem amplitudy N400, ponieważ słowa te będzie dzieliła większa odległość semantyczna. W LPC z powodu różnych doniesień w literaturze, założono istnienie różnić między metaforami naukowymi a resztą warunków, jednak nie stwierdzono ich kierunku. Po trzecie metafory naukowe powinny wywoływać większe pobudzenie prawej półkuli niż zwykłe zdania i metafory poetyckie.

Przebieg badania

W badaniu wzięło udział 25 praworęcznych Chińczyków z Shaanxi Normal University, związanych z różnymi dziedzinami nauki. Badani mieli umieszczone na głowie 9 elektrod, rejestrujących sygnał EEG. Konfiguracja tych elektrod pozwalała podzielić mózg na 3 regiony – czołowy, centralny i ciemieniowy; oraz dwie półkule (plus środek mózgu). W każdym warunku było 48 zdań, prezentowanych w następującej kolejności: krzyżyk (800ms), puste pole (200ms), „X”(1000ms), „jest”(600ms), puste pole (20-500ms), „Y”(1000ms), znak zapytania (3000ms). Na widok znaku zapytania, uczestnicy mieli ocenić czy przedstawione zdanie jest metaforyczne czy też nie, naciskając odpowiedni przycisk. Kolejna sekwencja poprzedzana była 1000ms przerwą.

Wyniki

W analizie uwzględniono każdą dobrze zaklasyfikowaną próbę.

Na wstępie należy zaznaczyć, że przy metaforach naukowych czas odpowiedzi uczestników był dłuższy.

Stwierdzono większą amplitudę N400 dla metafor naukowych we wszystkich rejonach mózgu (czołowy, ciemieniowy oraz potyliczny) w porównaniu z innymi warunkami; metafory poetyckie także miały większą amplitudę w porównaniu ze zwykłymi zdaniami, jednak z wyłączeniem obszaru czołowego. Amplituda N400 największa dla metafor naukowych, a najmniejsza dla zwykłych zdań prawdopodobnie odzwierciedla stopień trudności w odtworzeniu zapisanych koncepcji wiedzy w trakcie przetwarzania semantycznego w celu integracji tych elementów, aby zrozumieć metaforę. Należy zaznaczyć, że porównano także oba rodzaje wyrażeń metaforycznych, i wyniki potwierdziły hipotezę założoną przez badaczy. Metafory naukowe bardziej angażowały prawą półkulę, jednak nie lewą; w porównaniu do metafor literackich.

Podobnie przy LPC, stwierdzono mniejszą amplitudę dla wszystkich regionów mózgu przy metaforach naukowych; oraz mniejszą amplitudę metafor poetyckich w porównaniu ze zwykłymi zdaniami, jednak z wyłączeniem obszaru czołowego. Należy zaznaczyć, że różnice między różnymi rodzajami metafor były ogromne w każdym z trzech regionów. Nie było natomiast różnic dotyczących półkul. Ponadto dla każdego z dwóch warunków metaforycznych zauważono, komponent ujemy w 760ms po prezentacji bodźca; gdzie były już różnice międzypółkulowe – a mianowicie prawa półkula reagował silniej. Prawdopodobnie ta późna negatywność odzwierciedla wtórne procesy integracji semantycznej. Według niektórych modeli psychologicznych podczas analizowania metafor taka wtórna integracja jest konieczna.

Badanie pokazuje, w jaki sposób coś, wydawałoby się tak niemierzalnego, jak rozumienie metafory może być przełożone na dane naukowe. W porównaniu do innych badań tego typu należy zwrócić na wiele porównań co do regionu i półkuli mózgu. Wiedza ta w tej chwili jeszcze czysto teoretyczna, być może pozwoli nam zrozumieć w przyszłości pewne aspekty zaburzeń takich jak autyzm czy zespół Aspergera (już wcześniej były badania wiążące N400 z dysleksją czy dziecięcym porażeniem mózgowym) i przyczyni się do skuteczniejszych terapii tych zaburzeń.

Na podstawie:

Tang, X., Qi, S., Jia, X., Wang, B., Ren, W., (2017). Comprehension of scientific metaphors: Complementary processes revealed by ERP, Journal of Neurolinguistics 42, 12-22

 

Bibliografia:

Senderski, A., McPherson, D., Kochanek, K., Skarżyński H.,(2005). Wpływ uwagi na parametry potencjałów poznawczych rejestrowanych dla zdań naturalnych prezentowanych w modalności słuchowej, Audiofonologia 27, 1-9

Senderski, A., (2005). Potencjały związane ze zdarzeniem (ERP) – obiektywne narzędzie do oceny procesu rozumienia mowy, Audiofonologia 27, 11-18

 

 

Badania naukowe wskazują, że w przysłowiu „sen to zdrowie” jest wiele racji. Dyrektor Center for Sleep and Cognition i zaraze... czytaj więcej
Według statystyk opublikowanych w 2015 roku aż 46,8 miliona osób na całym świecie cierpi obecnie na chorobę Alzheimera. Do 20... czytaj więcej
Tytułowe zdanie nie jest wbrew pozorom fragmentem koszmaru neuropsychologa, tylko jednym z wielu wyników, którymi dr Google o... czytaj więcej
Sen jest stanem fizjologicznym, który charakteryzuje się przyjęciem postawy spoczynku, zaprzestaniem aktywności ruchowej, zmn... czytaj więcej