Mapa cerebral incrivelmente detalhado mostra atividade de neurônios codificadores de linguagem

Ao “espionar” a atividade cerebral, cientistas criaram o mapa de mais alta resolução já criado dos neurônios que codificam o significado de diferentes palavras. Os resultados sugerem que, em todos os indivíduos, o cérebro usa as mesmas categorias padrão para categorizar palavras, ajudando-nos a converter sons em significado.

"Este estudo se baseia apenas em palavras em inglês. Mas é um grande avanço na compreensão de como o cérebro armazena palavras em sua biblioteca linguística", disse o neurocirurgião Ziv Williams, do Instituto de Tecnologia de Massachusetts, em Cambridge. “Ao mapear os conjuntos sobrepostos de células cerebrais que respondem a diferentes palavras, podemos tentar começar a construir um dicionário de sinônimos sobre o que as palavras significam para o cérebro.”

Mapa semântico

Existe uma área do cérebro chamada córtex auditivo que é responsável por processar o som de uma palavra quando ela entra no ouvido humano. Mas é o córtex pré-frontal, a área onde ocorre a atividade cerebral de ordem superior, que processa o "significado semântico" de uma palavra — a essência ou essência da palavra.

Alguns experimentos anteriores estudaram esse processo analisando imagens do fluxo sanguíneo no cérebro, que é uma medida da atividade cerebral. Esses métodos permitem que os pesquisadores mapeiem os significados das palavras em pequenas regiões do cérebro.

No entanto, Williams e seus colegas encontraram uma oportunidade única de observar como neurônios individuais codificam a linguagem em tempo real. Sua equipe recrutou dez voluntários que estavam prestes a passar por uma cirurgia de epilepsia, e cada um deles teve eletrodos implantados no cérebro para identificar a origem das convulsões. Os eletrodos permitiram à equipe registrar a atividade de cerca de 300 neurônios no córtex pré-frontal de cada voluntário.

Enquanto os voluntários ouviam frases curtas contendo um total de cerca de 450 palavras, os cientistas registraram informações detalhadas sobre quais neurônios estavam ativos e quando. Williams descobriu que cerca de dois ou três neurônios separados se acenderam para cada palavra, embora a equipe tenha registrado a atividade de apenas uma pequena fração dos bilhões de neurônios do córtex pré-frontal. Os pesquisadores então analisaram as semelhanças entre as palavras que desencadearam a mesma atividade neural.

Um neurônio multipotente

Há palavras às quais o mesmo grupo de neurônios responde e que pertencem a categorias semelhantes, como ação ou palavras relacionadas a humanos. A equipe também descobriu que palavras que o cérebro pode associar umas às outras, como "pato" e "ovo", ativaram alguns dos mesmos neurônios. Palavras com significados semelhantes, como "rato" e "rato", desencadeiam padrões mais semelhantes de atividade neural do que aquelas desencadeadas por "rato" e "cenoura". Outros grupos de neurônios respondem a palavras que envolvem conceitos mais abstratos, como as palavras "acima" e "atrás".

Assim, as categorias que o cérebro atribuiu às palavras foram semelhantes entre os participantes, sugerindo que o cérebro humano é capaz de sintetizar grupos de significados da mesma maneira. Os neurônios do córtex pré-frontal não distinguem as palavras pelo som, mas apenas pelo seu significado. Por exemplo, quando uma pessoa ouve a palavra "filho" em uma frase, palavras relacionadas a membros da família se iluminam. Mas esses neurônios não responderam à palavra "Sol" na mesma frase, embora as palavras tivessem pronúncias quase idênticas.

Leitura de mentes

Até certo ponto, os pesquisadores podem determinar o que as pessoas estão ouvindo observando seus neurônios disparando. Embora não consigam reproduzir as frases exatamente, por exemplo, eles podem saber que uma frase contém um animal, uma ação e um tipo de alimento, nessa ordem. Os pesquisadores conseguiram identificar não apenas os neurônios que correspondiam às palavras e seus tipos, mas também a ordem em que elas eram ditas. A linguagem em velocidades naturais será crucial para o desenvolvimento de futuros dispositivos de interface cérebro-computador que poderão restaurar a fala de pessoas com deficiências.