Die mit bestimmten Wörtern verbundene Gehirnaktivität wird während eines Gesprächs zwischen Sprecher und Zuhörer gespiegelt
04.08.2024 Wenn zwei Menschen miteinander kommunizieren, wird ihre Gehirnaktivität synchronisiert, aber bisher war unklar, inwieweit diese „Gehirn-zu- Gehirn-Kopplung“ auf sprachliche Informationen oder andere Faktoren, wie Körpersprache oder Tonfall, zurückzuführen ist.
Forscher berichten in der Fachzeitschrift Neuron, dass die Kopplung zwischen den Gehirnen während eines Gesprächs modelliert werden kann, indem die während des Gesprächs verwendeten Wörter und der entsprechende Kontext berücksichtigt werden.
„Wir können sehen, wie sprachliche Inhalte Wort für Wort im Gehirn des Sprechers auftauchen, bevor er tatsächlich artikuliert, was er zu sagen versucht, und dieselben sprachlichen Inhalte tauchen schnell im Gehirn des Zuhörers wieder auf, nachdem er sie gehört hat“, sagt Erstautor und Neurowissenschaftler Zaid Zada von der Princeton University.
Um verbal zu kommunizieren, müssen wir uns auf die Definitionen verschiedener Wörter einigen, aber diese Definitionen können sich je nach Kontext ändern. Ohne Kontext wäre es zum Beispiel unmöglich zu wissen, ob sich das Wort „kalt“ auf die Temperatur oder ein Persönlichkeitsmerkmal bezieht.
„Die kontextuelle Bedeutung von Wörtern, wie sie in einem bestimmten Satz oder in einem bestimmten Gespräch vorkommen, ist wirklich wichtig dafür, wie wir uns gegenseitig verständigen“, sagt Neurowissenschaftler und Co-Autor Samuel Nastase von der Princeton University.
Die Rolle des Kontexts bei der Kopplung der Gehirne
„Wir wollten die Bedeutung des Kontexts bei der Abstimmung der Hirnaktivität zwischen Sprecher und Zuhörer untersuchen, um herauszufinden, was die Gehirne während eines Gesprächs miteinander teilen.“
Um die Rolle des Kontexts bei der Kopplung der Gehirne zu untersuchen, sammelte das Team Daten zur Gehirnaktivität und Gesprächsprotokolle von Paaren von Epilepsiepatienten während natürlicher Unterhaltungen.
Die Patienten wurden am New York University School of Medicine Comprehensive Epilepsy Center zu anderen klinischen Zwecken mittels Elektrokortikographie intrakraniell überwacht. Im Vergleich zu weniger invasiven Methoden wie fMRI zeichnet die Elektrokortikographie die Hirnaktivität in extrem hoher Auflösung auf, da die Elektroden in direktem Kontakt mit der Hirnoberfläche platziert werden.
Als Nächstes nutzten die Forscher das große Sprachmodell GPT-2, um den Kontext zu extrahieren, in dem jedes der in den Gesprächen verwendeten Wörter steht, und trainierten dann anhand dieser Informationen ein Modell, das vorhersagen kann, wie sich die Gehirnaktivität verändert, wenn die Informationen während eines Gesprächs vom Sprecher zum Zuhörer fließen.
Mithilfe des Modells konnten die Forscher die mit der kontextspezifischen Bedeutung von Wörtern verbundene Gehirnaktivität sowohl im Gehirn des Sprechers als auch des Zuhörers beobachten.
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Sie zeigten, dass die wortspezifische Hirnaktivität im Gehirn des Sprechers etwa 250 ms vor dem Sprechen jedes Wortes ihren Höhepunkt erreichte, und dass entsprechende Spitzen in der Hirnaktivität, die mit denselben Wörtern verbunden sind, im Gehirn des Zuhörers etwa 250 ms nach dem Hören der Wörter auftraten.
Im Vergleich zu früheren Arbeiten über die Kopplung von Sprechern und Zuhörern war das kontextbasierte Modell des Teams besser in der Lage, gemeinsame Muster in der Hirnaktivität vorherzusagen.
„Dies zeigt, wie wichtig der Kontext ist, denn er erklärt die Hirndaten am besten“, sagt Zada. „Große Sprachmodelle nehmen all diese verschiedenen Elemente der Linguistik wie Syntax und Semantik und stellen sie in einem einzigen hochdimensionalen Vektor dar. Wir zeigen, dass diese Art von vereinheitlichtem Modell in der Lage ist, andere handgefertigte Modelle aus der Linguistik zu übertreffen.“
© Psylex.de – Quellenangabe: Neuron (2024). DOI: 10.1016/j.neuron.2024.06.025.
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