Почему некоторые слова могут быть более запоминающимися, чем другие?

Исследователи обнаружили, что наши воспоминания связаны с нейронными сетями, которые позволяют мозгу искать эти воспоминания, подобно тому, как поисковые системы отслеживают соответствующую информацию.

В недавнем исследовании пациентов с эпилепсией и здоровых добровольцев исследователи из Национального института здравоохранения обнаружили, что наш мозг может лучше запоминать некоторые общие слова, такие как «свинья», «резервуар» и «дверь», гораздо чаще, чем другие, такие как «кошка, «улица» и «лестница». Комбинируя тесты памяти, записи мозговых волн и обзоры миллиардов слов, опубликованных в книгах, новостных статьях и страницах интернет-энциклопедии, исследователи показали не только то, как наш мозг может вспомнить слова, но и воспоминания о нашем прошлом опыте.

«Мы обнаружили, что некоторые слова гораздо более запоминаются, чем другие. Наши результаты подтверждают идею о том, что наши воспоминания связаны с нейронными сетями и что наш мозг ищет эти воспоминания, именно так, как поисковые системы отслеживают информацию в интернете», – сказал Вейжен Се, доктор философии, когнитивный психолог и постдокторант в Национальном институте неврологических расстройств и инсульта NINDS, который возглавлял исследование, опубликованное 29-го июня в журнале Nature Human Behavior. «Мы надеемся, что эти результаты могут быть использованы в качестве дорожной карты для оценки здоровья памяти и мозга человека».

Доктор Се и его коллеги впервые заметили эти слова, когда они повторно проанализировали результаты тестов памяти, проведенных с 30 пациентами с эпилепсией, которые участвовали в клиническом исследовании, проводимом Каримом Заглулом, доктором медицинских наук, нейрохирургом и старшим исследователем в NINDS. Команда доктора Заглула пытается помочь пациентам, судороги которых не могут контролироваться лекарственными средствами, что называется неразрешимой эпилепсией. В течение периода наблюдения пациенты проводили несколько дней в Клиническом центре NIH с имплантированными хирургическим электродами, предназначенными для обнаружения изменений в деятельности мозга.

«Наша цель – найти и устранить источник этих вредных и изнурительных приступов», – сказал доктор Заглул. «Период мониторинга также предоставляет редкую возможность записать нейронную активность, которая контролирует другие части нашей жизни. С помощью этих терпеливых добровольцев мы смогли раскрыть некоторые чертежи наших воспоминаний».

Тесты памяти изначально были предназначены для оценки эпизодических воспоминаний или связей. Болезнь Альцгеймера и другие формы деменции часто разрушают способность мозга создавать эти воспоминания.

Пациентам были показаны пары слов, таких как «рука» и «яблоко», из списка 300 существительных. Через несколько секунд им показывали одно из слов, например, «рука», и просили вспомнить его пару «яблоко». Команда доктора Заглула использовала эти тесты, чтобы изучить, как нейронные цепи в мозге хранят и воспроизводят воспоминания.

Когда доктор Се и его коллеги пересмотрели результаты теста, они обнаружили, что пациенты успешно вспоминали некоторые слова чаще, чем другие. На самом деле, из 300 использованных слов лучшие пять были в среднем примерно в семь раз более вероятны, чем остальные пять.

Сначала доктор Заглул и команда были удивлены результатами и даже немного скептически к этому отнеслись. В течение многих лет ученые думали, что успешное вспоминание парного слова означало, что мозг человека установил тесную связь между этими двумя словами во время обучения, и что подобный процесс может объяснить, почему некоторые переживания более запоминаемы, чем другие. Кроме того, было трудно объяснить, почему такие слова, как «танк», «кукла» и «пруд», запоминались чаще, чем такие часто используемые слова, как «улица», «кушетка» и «облако».

Но любые сомнения быстро уменьшились, когда команда увидела очень похожие результаты после того, как 2623 здоровых добровольца приняли онлайн-версию теста пар слов, которую команда разместила на краудсорсинговом сайте Amazon Mechanical Turk.

«Мы увидели, что некоторые вещи, в данном случае слова, нашему мозгу легче вспомнить, чем другие», – сказал доктор Заглул. «Эти результаты также являются самым убедительным доказательством того, что то, что мы обнаружили о том, как мозг контролирует память у этой группы пациентов, также может быть правдой для людей вне исследования».

Доктору Се пришла идея провести исследование на рождественской вечеринке, на которой он присутствовал вскоре после своего прибытия в NINDS около двух лет назад. Доктор Се, который много лет потратил на изучение того, как наши психические состояния – наше настроение, наши привычки спать и наше знакомство с чем-либо – могут изменить наши воспоминания, присоединился к команде доктора Заглула, чтобы узнать больше о внутренней работе мозга.

«Наши воспоминания играют фундаментальную роль в том, кто мы есть и как работает наш мозг. Тем не менее, одна из самых больших проблем в изучении памяти заключается в том, что люди часто запоминают одни и те же вещи по-разному, что затрудняет для исследователей сравнение характеристик людей на тестах памяти», – сказал доктор Се. «Более века исследователи призывали к единому учету этой изменчивости. Если мы сможем предсказать, что люди должны помнить заранее и понять, как наш мозг делает это, тогда мы сможем разработать более эффективные способы оценки общего состояния здоровья человека».

На вечеринке он встретился с Вильмой Бейнбридж, доктором философии, доцентом кафедры психологии Чикагского университета, который в то время работал постдокторантом в Национальном институте психического здоровья NIH (NIMH). Она пыталась решить эту же проблему, изучая, являются ли некоторые вещи, которые мы видим, более запоминающимися, чем другие.

Например, в одном из исследований более 1000 здоровых добровольцев доктор Бейнбридж и ее коллеги обнаружили, что некоторые лица более запоминаемы, чем другие. В этих экспериментах каждому добровольцу показывали постоянный поток лиц и просили указать, когда они узнали одно из более ранних в потоке.

«Наш захватывающий вывод заключается в том, что есть некоторые изображения людей или мест, которые по своей природе запоминаются для всех людей, хотя каждый из нас видел разные вещи в своей жизни», – сказал доктор Бейнбридж. «И если запоминаемость изображения настолько велика, это означает, что мы можем заранее знать, что люди могут запомнить или забыть».

Тем не менее, эти результаты были ограничены пониманием того, как работает наш мозг, когда мы узнаем то, что видим. На вечеринке д-р. Се и Бейнбридж задались вопросом, может ли эта идея быть применена к воспоминаниям, которые изучала команда доктора Заглула, и если да, что это скажет нам о том, как мозг запоминает наш прошлый опыт?

В этой статье доктор Се предположил, что принципы из известной теории, известной как модель поиска ассоциативной памяти (SAM), могут помочь объяснить их первоначальные результаты у пациентов с эпилепсией и у здоровых людей.

«Мы подумали, что один из способов понять результаты тестов пар слов состоит в том, чтобы применить теории сетей к тому, как мозг запоминает прошлый опыт. В этом случае воспоминания о словах, которые мы использовали, выглядят как карты интернета или терминалов аэропортов, а более запоминающиеся слова выглядят как большие места с высокой посещаемостью, связанные с более мелкими точками, представляющими менее запоминающиеся слова», – сказал доктор Се. «Ключом к полному пониманию этого было выяснить, что связывает слова».

Чтобы решить эту проблему, исследователи написали новую программу компьютерного моделирования, которая проверила, могут ли определенные правила для определения того, как связаны слова, предсказать результаты запоминаемости, которые они увидели в исследовании. Правила были основаны на изучении языков, которые сканировали тысячи предложений из книг, новостных статей и страниц Википедии.

Первоначально они обнаружили, что, казалось бы, простые идеи для соединения слов не могут объяснить их результаты. Например, более запоминающиеся слова не просто появляются в предложениях чаще, чем менее запоминающиеся. Точно так же они не могли найти связь между относительной «конкретностью» определения слова и его запоминаемостью. Слово типа «мотылек» было не более запоминающимся, чем слово, имеющее более абстрактные значения, например, «вождь».

Вместо этого, их результаты показали, что более запоминающиеся слова были более семантически похожи или чаще связаны со значениями других слов, используемых в английском языке. Это означало, что, когда исследователи вставляли данные семантического(смыслового) сходства в компьютерную модель, они правильно угадывали, какие слова запомнились лучше. Напротив, этого не произошло, когда они использовали данные о частоте использования слов или конкретности.

Дальнейшие результаты подтвердили идею о том, что более запоминающиеся слова представляют собой центры с высоким трафиком в сетях памяти мозга. Пациенты с эпилепсией правильно вспоминали запоминающиеся слова быстрее, чем другие. Между тем, электрические записи передней височной доли пациентов, языкового центра, показали, что их мозг воспроизводил нейронные подписи за этими словами раньше, чем менее запоминающимися. Исследователи увидели эту тенденцию, когда посмотрели как на средние значения всех результатов, так и на отдельные испытания, что убедительно показало, что более запоминающиеся слова легче найти мозгу.

Более того, участники ошибочно выкрикивали более запоминающиеся слова чаще, чем любые другие слова. В целом, эти результаты подтверждают предыдущие исследования, в которых предполагалось, что мозг может посещать или проходить через эти тесно связанные воспоминания, например, как поисковик ищет в интернете.

«Вы знаете, когда вы вводите слова в поисковик, и он показывает вам список очень важных догадок? Такое чувство, что поисковая система читает ваши мысли. Что ж, наши результаты показывают, что мозг испытуемых в этом исследовании делал нечто похожее, когда они пытались вспомнить парное слово, и мы думаем, что это может произойти, когда мы вспомним многие из наших прошлых опытов», – сказал доктор Се. «Наши результаты также свидетельствуют о том, что структура английского языка хранится в мозгах каждого человека, и мы надеемся, что однажды она будет использована для преодоления изменчивости, с которой сталкиваются врачи при попытке оценить здоровье памяти и мозга человека».

В настоящее время команда изучает способы включения их результатов и компьютерной модели в разработку тестов памяти для болезни Альцгеймера и других форм деменции.

DOI: 10.1038/s41562-020-0901-2