Картирование нейронных строительных блоков человеческого языка с помощью языковых моделей

Человек способен передавать новую и чрезвычайно разнообразную информацию посредством языка. Эта способность формировать и комбинировать слова в сложные фразы и предложения позволяет выражать неисчерпаемые значения и является фундаментальной для человеческого познания. Тем не менее понимание микроскопических клеточных строительных блоков и кортикального ландшафта, которые точно лежат в основе человеческого языка, оставалось проблемой. В данном исследовании мы использовали широкомасштабные записи отдельных нейронов в сочетании с моделями обработки естественного языка для выявления тонких лингвистических представлений в пределах фронтотемпоральной коры человека во время языкового производства. Мы обнаружили, что одни нейроны представляли детализированные грамматические отношения между словами или их части речи, тогда как другие отслеживали синтаксическую структуру более высокого порядка, переходы между фразами и их последовательность. В совокупности эти нейроны надежно фиксировали синтаксические и семантические свойства слов, но также динамически учитывали их конкретный контекст в предложении, что позволяло им кодировать информацию комбинаторно и на очень детализированных уровнях. Мы показываем, как эти популяции клеток локально организованы и как их микроскопические представления отличаются от представлений, наблюдаемых в более широких полевых потенциальных паттернах. Мы также демонстрируем, что эти нейроны широко распределены по фронтотемпоральной коре, при этом их способность кодировать лингвистическую информацию была левополушарно-локализованной и варьировала между корковыми регионами. В совокупности эти результаты определяют некоторые из наиболее базовых клеточных строительных блоков, с помощью которых кодируется лингвистическая информация у человека, и закладывают основы для описания кортикального ландшафта языка на объединенных микро- (клеточном), мезо- (локальная популяция) и макро- (региональный) уровнях. Широкомасштабные записи выявляют нейроны в человеческом мозге, кодирующие фундаментальные компоненты языка, такие как грамматические отношения между словами, их части речи и синтаксическая структура более высокого порядка фраз и предложений.