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科学美科学家用电脑模型预测词汇相关大脑活动物流

发布时间:2019-11-29 16:27:56 阅读: 来源:发泡水泥厂家

科学网—《科学》:美科学家用电脑模型预测词汇相关大脑活动

美国科学家设计出了一个计算机模型,能够预测有关理解单个名词的大脑活动模式。(图片提供:CORBIS)词汇的含义如何在大脑中编码?要回答这一问题似乎需要测量大脑对字典中的每个词汇的响应过程。如今,美国科学家设计出了一个计算机模型,能够预测有关理解单个名词的大脑活动模式。美国宾夕法尼亚州匹兹堡市卡内基梅隆大学的Tom M. Mitchell和同事,首先确定了来自12个语义类别 包括动物、服装、工具和交通工具 的60个具体名词的语义构成。在一个总计达10000亿个词汇的文本数据库中,他们评估了这些名词出现在25个动词邻近的频率,这些动词不是指示发动机便是指感官运动。基于这些动词与名词联合出现的频率,每个动词被赋予了针对每个名词的频率值。依据这种方式,计算机创建了 语义识别标志 ,能够捕捉每个名词的含义。研究人员同时获得了来自9名志愿者的有关60个名词的神经活动模式 这些志愿者被暴露于一部功能性核磁共振(fMRI)扫描仪下,并被要求思考每一个名词。研究人员随后研制了一种计算模式,能够掌握与每个名词相关的神经和语义特征。这一模型被用来接受58个名词的训练,随后又用它来根据剩下两个名词的语义信号来预测它们的神经信号。预测得到的神经活动模式与志愿者实际针对这两个名词的fMRI扫描结果的匹配准确率达到了77%。研究人员随后再次利用59个名词对这一模型进行了训练,并让其提供与剩下的1个名词有关的fMRI图像 最终,这一模型在从一个有1001个词汇组成的词汇表中找出正确的名词时,其准确率达到了72%。有趣的是,当研究人员评估与模型有关的25个动词的神经活动时,他们发现,大脑中与动词 吃 有关的区域包括味觉皮层,而与动词 跑 有关的区域包括部分颞叶(与对生物学运动的理解有关)。这意味着对于能够编码一个动词含义的大脑区域而言,当一个人完成了具有动词意义的动作时,这些区域便会被激活。研究人员在最近出版的美国《科学》杂志上报告了这一研究成果。这一模型使得神经科学家在没有进行上千次的大脑扫描的情况下,能够评估任何具体的名词是如何在大脑中被编码的。将名词的语义特征扩展到形容词将更进一步地改进这一模型,特别是其在相同种类的名字中区分神经特征的能力(但这一模型并不善于完成这项任务)。精炼这一模型同时使得它能够预测更多抽象概念的神经表达。无论如何,仅仅利用25个动词在语义上定义名词,这一模型描述了非常准确的神经特征,表明具体名词的神经表达至少部分基于事物的感觉和运动特征。《科学时报》 (2008-12-19 A3 国际)

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