Science Advances | 为什么大脑能快速有效地处理短信息？

智能手机和社交媒体的出现使我们的阅读体验从沉思、悠闲的活动转变为快速、碎片化的数字内容消费。手机短信或小视频字幕的呈现速度远超过口头语言。但是，为什么我们几乎在瞬间就能理解这些信息呢？

最近，一项发表在《科学进展》（Science Advances）上的研究通过在脑磁图测量过程中快速展示短句，揭示了大脑在左颞叶皮层中对句子敏感的神经活动，这种活动在短短130毫秒内就出现了。而且，这些信号对于主谓宾（subject-verb-object，SVO）结构的句子无论语法或语义是否正确，都会产生响应。该结果表明，我们对语言的理解始于对基本短语结构的检测，而这一过程独立于语义或其他语法细节（Fallon & Pylkkänen, 2024）。

传统语言模型认为，大脑是逐字逐句地处理句子的。但是，Fallon和Pylkkänen却发现，这些模型并不能有效解释我们的大脑如何快速地处理一目了然的整个句子。为了寻求更好的理解，两位研究者使用脑磁图（MEG）测量技术，捕捉与神经电流相关的磁场活动。研究者给参与者展示300毫秒的三词刺激，随后是一个与第一个刺激完全相同或只有一个词不同的第二个刺激。参与者的任务是判断第二个刺激是否与第一个刺激匹配。通过这种设计，研究者能够探究在没有眼动干扰的情况下，大脑如何处理这些语言刺激。

结果显示，大脑左侧颞叶皮层（用于语言理解）在看到简单的三字句子和无结构的单词表后，最快在130毫秒内就开始将它们区分开来。这一速度表明，对句子的一目了然的理解可能类似于对视觉场景的快速感知，而不是我们认为的口语中那种较慢的、按部就班的过程。在听到一个音节所需的时间内，大脑实际上可以检测出一个三字句子的结构。即使句子中出现了一致错误，如主谓一致性错误，这种快速的结构检测也会在左颞皮层中发生。不过，当研究者们通过将宾语前置（如wounds clean nurses）来创建相对复杂的结构时，这种快速的句子相关活动不再被激活。这表明，这种超快速的结构检测可能仅限于遵循典型词序的结构。

该实验揭示，大脑的语言理解系统可能能够像感知视觉场景一样感知语言，只需一眼就能迅速抓住其本质。这意味着人类大脑处理语言的能力可能比我们想象的要快得多——在听到一个音节的时间里，大脑实际上就能检测出一个短句的结构。

这种转变清楚地表明，我们的大脑不仅能够本能地处理快速信息，还能根据这些信息做出快速决定，比如保留还是删除一封电子邮件，或者如何回应社交媒体上的简短更新。但是，目前还不清楚的是，人们对这些快速信息的理解究竟到底有多深，或者大脑又是如何管理这些信息的。不过根据该研究，我们的大脑至少可以在某种程度上通过一眼就能掌握这些快速信息的含义，这一事实可能揭示了语言系统处理潜力的一些基本情况。

今年，Pylkkänen和Flower在《神经科学杂志》（Journal of Neuroscience）上发表的关于快速信号的研究也支持了这一观点。该研究表明，即使是短语结构中的微小错误，比如将“all are cats nice”（“所有的猫都是好猫”）这两个相邻的词对调，也会导致大脑快速反应的下降。这种小错误很容易被读者忽视。事实上，研究人员观察到，从400毫秒左右开始，大脑似乎会“纠正”错误，把句子当作完全符合语法的句子来处理。这表明大脑不仅能快速识别短语结构，还能自动纠正小错误。

这项研究不仅增进了我们对大脑如何处理语言的理解，也为未来的语言学习、语言障碍治疗以及人工智能语言处理等领域提供了重要的科学依据。通过对大脑语言处理机制的深入了解，我们可以开发出更有效的语言教育工具，改善语言障碍患者的生活质量，并推动人工智能在语言理解方面的进步。

参考文献

Flower, N., &Pylkkänen, L. (2024). The spatiotemporal dynamics of bottom-up and top-downprocessing during at-a-glance reading. The Journal of Neuroscience,e0374242024. Advance online publication.

Jacqueline Fallon, LiinaPylkkänen. Language at a glance: Howour brains grasp linguistic structure from parallel visual input.Science Advances, 2024; 10 (43) DOI: 10.1126/sciadv.adr9951

New York University. (2024,October 23). Scanning, scrolling, and swiping: New research uncovers why ourbrains are effective at quickly processing short messages. ScienceDaily.Retrieved October 28, 2024 from www.sciencedaily.com/releases/2024/10/241023141840.htm

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