Sponsorlu Alan / Reklam
İnsan beyni, birden fazla dili birbirine karıştırmadan akıcı bir şekilde kullanabilme yeteneğine sahiptir. Geleneksel beyin görüntüleme çalışmaları, iki dilli bireylerin dilleri işlerken beynin benzer bölgelerini (örneğin inferior frontal gyrus ve posterior temporal korteks) kullandığını gösteriyordu. Ancak bu geniş ölçekli taramalar, beynin farklı dillerdeki eşdeğer kavramları nasıl eşleştirdiğini ve aynı zamanda bu dilleri işlevsel olarak nasıl ayrı tuttuğunu hücresel düzeyde açıklamaya yetmiyordu.
Baylor Tıp Koleji, Rice Üniversitesi ve Sungkyunkwan Üniversitesi'nden araştırmacıların ortak çalışması, bu mekanizmayı tekil beyin hücreleri düzeyinde inceleyerek önemli bulgulara ulaştı. *Cell* dergisinde yayımlanan araştırma, beynin farklı dillerdeki kelime anlamlarını temsil etmek için ortak bir organizasyonel harita, yani bir "nöral geometri" kullandığını gösteriyor.
Hücresel Düzeyde Farklılık, Bütünde Ortak Geometri
Araştırma, beynin hafıza ve kavramları ilişkilendirme merkezi olan hipokampus bölgesine odaklandı. Hipokampus beynin derinliklerinde yer aldığı için, aktif dil işleme sırasında incelenmesi oldukça zordur. Bilim insanları, dirençli epilepsi tedavisi için cerrahi operasyon geçiren ve hem İngilizceyi hem de İspanyolcayı çok iyi düzeyde (erken yaşta edinilmiş) konuşan dört hastanın katılımıyla bu engeli aştı. Hastaların hipokampus bölgesine yerleştirilen yüksek yoğunluklu mikroelektrotlar ve gelişmiş Neuropixels probları sayesinde tekil nöronların elektriksel aktiviteleri kaydedildi.
Katılımcılar araştırmada üç farklı görevi yerine getirdi: İngilizce ve İspanyolca eşleştirilmiş hikayeler ile bilim podcast'lerini dinlediler, ekrandaki kısa ifadeleri yüksek sesle okudular ve anadili bu diller olan kişilerle doğal sohbetler gerçekleştirdiler.
Elde edilen veriler, tekil nöron düzeyinde şaşırtıcı bir farklılığı ortaya koydu. Çoğu nöronun "semantik uyum eğrisi", yani farklı kelime anlamlarına verdiği tepki profili İngilizce ve İspanyolca arasında büyük farklılık gösteriyordu. Örneğin, belirli bir hücre İngilizce "dog" (köpek) kelimesine güçlü bir tepki verirken, İspanyolca karşılığı olan "perro" kelimesinde tamamen sessiz kalabiliyor.
Buna karşın, nöron popülasyonunun tamamı ele alındığında, her iki dilde de korunan geometrik bir organizasyon olduğu görüldü. Kelimelerin nöral tepkileri arasındaki matematiksel mesafeler ölçüldüğünde, İngilizce kelimelerin oluşturduğu anlam haritası ile İspanyolca kelimelerin haritasının birbirini neredeyse kusursuz şekilde yansıttığı belirlendi. Beyin, aynı nöron grubunu kullanarak ancak konuşulan dile bağlı olarak bu aktiviteyi farklı açılardan (eksenlerden) okuyarak dilleri birbirinden ayırıyordu. Bu durum, üç boyutlu bir nesneye iki farklı açıdan bakmaya benziyor; nesnenin şekli aynı kalırken, bakış açısına göre görünen profili değişiyor.
Sözlük Hücreleri Yerine Kolektif Uyum
Araştırmacılar ilk olarak, "earth" ve "tierra" (dünya) gibi çeviri çiftlerine tamamen aynı şekilde tepki veren tekil "çeviri nöronları" veya "sözlük hücreleri" aradılar. Bu tür hücrelerden çok küçük bir grup tespit edilmiş olsa da, sayıları iki dil arasındaki akıcı geçişi tek başına açıklamaya yetmeyecek kadar azdı.
Bu bulgu, çeviri işleminin beynin özel sözlük hücrelerine dayanmadığını, aksine geniş nöral popülasyonların koordineli aktivitesinden doğan kolektif bir özellik olduğunu gösteriyor. Beyin, kelimeleri bire bir eşleştirmek yerine, kavramlar arasındaki ilişkisel kalıpları diller arasında koruyor. Bu ortak semantik yapı o kadar güçlüydü ki, araştırmacılar İngilizce kelimelere verilen nöral tepkileri matematiksel olarak döndürerek, beynin daha önce test edilmemiş bir İspanyolca kelimeye nasıl tepki vereceğini başarıyla tahmin edebildiler.
Yapay Zeka ile İnsan Beyninin Ortak Çözümü
Araştırmanın dikkat çeken bir diğer yönü, elde edilen nöral verilerin çok dilli bir yapay zeka modeli olan BERT ile karşılaştırılması oldu. Büyük miktarda metin işleyerek diller arası temsiller öğrenen BERT modelinden elde edilen matematiksel kelime vektörleri, insan hipokampusundaki nöral aktiviteyle eşleştirildi.
Analizler, yapay zeka sisteminin içsel organizasyonu ile insan beynindeki anlam geometrisi arasında belirgin benzerlikler olduğunu ortaya koydu. Bu durum, büyük dil modelleri ile insan beyninin, anlamı temsil etmek için benzer hesaplama yöntemlerine yönelmiş olabileceğini düşündürüyor. Yapay zekanın insan beyniyle tamamen aynı şekilde çalıştığı söylenemez ancak bulgular, bilginin organize edilmesinde evrensel ilkelerin var olabileceğine işaret ediyor.
Dilbilimsel ve Teknolojik Yansımalar
Bu keşif, nörobilimin ötesinde beşeri ve sosyal bilimler için de önem taşıyor. Kararlı ve ortak bir geometrik nöral haritanın varlığı, İsviçreli dilbilimci Ferdinand de Saussure ile ilişkilendirilen yapısalcı dil teorisine fiziksel bir kanıt sunuyor. Yapısalcılık, anlamın bireysel kültürel ifadelerin ötesinde, temelde yatan evrensel bir sistem veya yapıya dayandığını savunur.
Teknolojik açıdan ise bu bulgular, beyin-bilgisayar arayüzlerinin geliştirilmesinde, dil rehabilitasyon terapilerinde ve insanlarla daha doğal iletişim kurabilen yeni nesil yapay zeka sistemlerinin tasarlanmasında kullanılabilir.
Araştırmanın Sınırları ve Geleceği
Çalışmanın sunduğu önemli verilere rağmen bazı sınırlılıkları bulunuyor. Araştırmaya katılan dört hasta, her iki dili de henüz dört veya beş yaşlarında öğrenmiş, ileri düzeyde iki dilli bireylerdi. İkinci bir dili hayatının daha geç dönemlerinde öğrenen kişilerin de aynı nöral geometriye sahip olup olmadığı henüz bilinmiyor.
Ayrıca, derin beyin elektrot implantasyonu gerektiren uygun hastaların bulunmasının zorluğu nedeniyle örneklem boyutu oldukça küçüktür. Çalışmada sadece dilsel kökenleri ve yapısal özellikleri birbirine benzeyen İngilizce ve İspanyolca dilleri test edilmiştir. Gelecekte İngilizce ve Mandarin gibi birbiriyle ilişkisiz dil çiftlerinin test edilmesi ve insanların yeni bir dil öğrenme süreçlerinin izlenmesi, bu ortak semantik geometrinin zaman içinde nasıl şekillendiğini anlamamızı sağlayacaktır.