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Le parti del cervello umano “sono state riciclate„ per la lettura, indica lo studio

Gli esseri umani hanno cominciato a mettere a punto i sistemi di lettura e di scrittura soltanto nei mille anni ultimi. Le nostre abilità della lettura ci collocano oltre ad altre specie animali, ma alcuni mille anni è un calendario molto troppo breve affinchè i nostri cervelli abbiano evoluti le nuove aree specificamente votate alla lettura.

Per rappresentare lo sviluppo di questa abilità, alcuni scienziati hanno supposto che le parti del cervello che originalmente si è evoluto per altri scopi “fossero state riciclate„ per leggere.

Come un esempio, suggeriscono che una parte del sistema visivo che è specializzato per eseguire il riconoscimento degli oggetti repurposed per una componente chiave di trattamento ortografico chiamato lettura -- la capacità di riconoscere le lettere e le parole scritte.

Un nuovo studio dai neuroscenziati del MIT offre la prova per questa ipotesi. I risultati suggeriscono che anche in primati non umani, che non sanno leggere, una parte del cervello chiamato la corteccia (IT) inferotemporal sia capace dell'esecuzione delle mansioni come distinzione delle parole dalle parole di assurdità, o selezionando le lettere specifiche da una parola.

“Questo lavoro ha aperto un legame potenziale fra la nostra comprensione rapido di sviluppo dei meccanismi neurali di trattamento visivo e un comportamento importante del primate -- lettura umana,„ dice James DiCarlo, il capo del dipartimento del MIT del cervello e scienze cognitive, un ricercatore nell'istituto di McGovern per la ricerca del cervello ed il centro per i cervelli, menti e commputer e l'autore senior dello studio.

Rishi Rajalingham, un postdoc del MIT, è l'autore principale dello studio, che compare oggi nelle comunicazioni della natura. Altri autori del MIT sono postdoc Kohitij Kar e socio tecnico Sachi Sanghavi. Il gruppo di ricerca egualmente include Stanislas Dehaene, un professore di psicologia cognitiva sperimentale al Collège de France.

Riconoscimento della parola

La lettura è un trattamento complesso che richiede il riconoscimento delle parole, definire il significato a quelle parole e l'associazione delle parole con il loro suono corrispondente. Queste funzioni sono credute per essere distribuite fuori nelle parti differenti del cervello umano.

Gli studi funzionali (fMRI) di imaging a risonanza magnetica hanno identificato una regione chiamata l'area visiva del modulo di parola (VWFA) che si illumina quando il cervello elabora una parola scritta.

Questa regione è compresa nella fase ortografica: Discrimina le parole dalle serie di lettere mischiate o le parole dagli alfabeti sconosciuti. Il VWFA è situato nella corteccia dell'IT, una parte della corteccia visiva che è egualmente responsabile dell'identificazione degli oggetti.

DiCarlo e Dehaene sono stato interessati nello studio dei meccanismi neurali dietro riconoscimento della parola dopo gli psicologi conoscitivi in Francia hanno riferito che i babbuini potrebbero imparare discriminare le parole dai nonwords, in uno studio che è comparso nella scienza nel 2012.

Facendo uso di fMRI, il laboratorio di Dehaene precedentemente ha trovato che le parti della corteccia dell'IT che rispondono agli oggetti ed alle fronti di taglio sono altamente specializzate per il riconoscimento della gente di parole scritte una volta imparano leggere.

Tuttavia, dato le limitazioni dei metodi umani della rappresentazione, è stato provocatorio caratterizzare queste rappresentazioni alla risoluzione di diversi neuroni e provare quantitativamente se e come queste rappresentazioni potessero essere riutilizzate per supportare il trattamento ortografico,„

Stanislas Dehaene, il professor, dipartimento di psicologia cognitiva sperimentale, Collège de France

“Questi risultati ci hanno ispirati chiedere se i primati non umani potessero fornire un'opportunità unica di studiare il trattamento ortografico di fondo dei meccanismi di un neurone.„

I ricercatori hanno supposto che se le parti del cervello del primate sono predisposte per elaborare il testo, potrebbero potere scoprire che i reticoli riflettano che nell'attività neurale dei primati non umani mentre esaminano semplicemente le parole.

Per verificare quell'idea, i ricercatori hanno registrato l'attività neurale da circa 500 siti neurali attraverso la corteccia dell'IT dei macachi mentre hanno esaminato circa 2.000 serie di lettere, alcune di cui erano parole inglesi ed alcuna di cui fossero le serie di lettere assurde.

“Il risparmio di temi di questa metodologia è che non dovete preparare gli animali per fare qualche cosa,„ Rajalingham dice. “Che cosa fate è appena la registrazione questi reticoli di attività neurale come voi flash un'immagine davanti all'animale.„

I ricercatori poi hanno alimentato che i dati neurali in un modello elaborato dal calcolatore semplice hanno chiamato un classificatore lineare. Questo modello impara combinare gli input da ciascuno dei 500 siti neurali per predire se la serie di lettere che hanno provocato quel reticolo di attività era una parola oppure no.

Mentre l'animale stesso non sta eseguendo questo compito, il modello funge da “interim„ quel usi i dati neurali generare un comportamento, Rajalingham dice.

Facendo uso di quello i dati neurali, il modello potevano generare le previsioni accurate per molte mansioni ortografiche, compreso la distinzione delle parole dai nonwords e la determinazione se una lettera particolare è presente in una serie di parole.

Il modello era circa 70 per cento accurati a distinguere le parole dai nonwords, che è molto simile alla tariffa riferita nello studio 2012 di scienza con i babbuini. Ancora, i reticoli degli errori fatti dal modello erano simili a quelli hanno fatto dagli animali.

Riciclaggio di un neurone

I ricercatori egualmente hanno registrato l'attività neurale da un'area differente del cervello che egualmente inserisce nella corteccia dell'IT: V4, che fa parte della corteccia visiva.

Quando hanno inserito i reticoli di attività V4 nel modello lineare di classificatore, il modello ha predetto male (confrontato all'IT) la prestazione del babbuino o dell'essere umano sulle mansioni ortografiche di trattamento.

I risultati suggeriscono che la corteccia dell'IT sia particolarmente ben adattata essere repurposed per le abilità che sono necessarie per leggere e supportano l'ipotesi che alcuni dei meccanismi di lettura sono sviluppati sopra i meccanismi altamente mutevoli per riconoscimento degli oggetti, i ricercatori dicono.

I ricercatori ora pianificazione preparare gli animali per eseguire le mansioni e la misura ortografiche come la loro attività neurale cambia mentre imparano le mansioni.

Source:
Journal reference:

Rajalingham, R., et al. (2020) The inferior temporal cortex is a potential cortical precursor of orthographic processing in untrained monkeys. Nature Communications. doi.org/10.1038/s41467-020-17714-3.