Cuando dos personas interactúan, su actividad cerebral se sincroniza, pero hasta ahora no estaba claro hasta qué punto este “acoplamiento cerebro-cerebro” se debe a la información lingüística o a otros factores, como el lenguaje corporal o el tono de voz.
Los investigadores informan el 2 de agosto en la revista Neuron que el acoplamiento cerebro-cerebro durante una conversación se puede modelar teniendo en cuenta las palabras utilizadas durante esa conversación y el contexto en el que se utilizan.
Podemos ver cómo el contenido lingüístico emerge palabra por palabra en el cerebro del hablante antes de que realmente articule lo que está tratando de decir, y el mismo contenido lingüístico reemerge rápidamente en el cerebro del oyente después de escucharlo”.
Para comunicarnos verbalmente, debemos estar de acuerdo con las definiciones de diferentes palabras, pero estas definiciones pueden cambiar según el contexto.
Por ejemplo, sin contexto, sería imposible saber si la palabra “frío” se refiere a la temperatura, a un rasgo de la personalidad o a una infección respiratoria.
“El significado contextual de las palabras tal como aparecen en una oración o en una conversación en particular es muy importante para la forma en que nos entendemos», afirma el neurocientífico y coautor principal Samuel Nastase (@samnastase) de la Universidad de Princeton.
“Queríamos comprobar la importancia del contexto a la hora de alinear la actividad cerebral entre el hablante y el oyente para intentar cuantificar lo que se comparte entre los cerebros durante una conversación”.
Para examinar el papel del contexto en el acoplamiento cerebral, el equipo recopiló datos de la actividad cerebral y transcripciones de conversaciones de parejas de pacientes con epilepsia durante conversaciones naturales.
Los pacientes se sometieron a un monitoreo intracraneal mediante electrocorticografía con fines clínicos no relacionados en el Centro Integral de Epilepsia de la Facultad de Medicina de la Universidad de Nueva York.
En comparación con métodos menos invasivos como la fMRI, la electrocorticografía registra la actividad cerebral con una resolución extremadamente alta porque los electrodos se colocan en contacto directo con la superficie del cerebro.
A continuación, los investigadores utilizaron el gran modelo de lenguaje GPT-2 para extraer el contexto que rodea cada una de las palabras utilizadas en las conversaciones y luego utilizaron esta información para entrenar un modelo para predecir cómo cambia la actividad cerebral a medida que la información fluye del hablante al oyente durante la conversación.
Utilizando el modelo, los investigadores pudieron observar la actividad cerebral asociada con el significado específico del contexto de las palabras en los cerebros tanto del hablante como del oyente.
Demostraron que la actividad cerebral específica de las palabras alcanzó su punto máximo en el cerebro del hablante alrededor de 250 ms antes de que dijera cada palabra, y los picos correspondientes en la actividad cerebral asociada con las mismas palabras aparecieron en el cerebro del oyente aproximadamente 250 ms después de que las escuchara.
En comparación con trabajos anteriores sobre el acoplamiento cerebral entre hablante y oyente, el modelo basado en el contexto del equipo fue más capaz de predecir patrones compartidos en la actividad cerebral.
“Esto demuestra lo importante que es el contexto, porque explica mejor los datos del cerebro”, afirma Zada.
“Los modelos de lenguaje a gran escala toman todos estos diferentes elementos de la lingüística, como la sintaxis y la semántica, y los representan en un único vector de alta dimensión.
Demostramos que este tipo de modelo unificado es capaz de superar a otros modelos diseñados manualmente a partir de la lingüística”.
En el futuro, los investigadores planean ampliar su estudio aplicando el modelo a otros tipos de datos de actividad cerebral, por ejemplo datos de fMRI, para investigar cómo funcionan durante las conversaciones las partes del cerebro a las que no se puede acceder con electrocorticografía.
“Queda mucho trabajo por hacer en el futuro para estudiar cómo las diferentes áreas del cerebro se coordinan entre sí en diferentes escalas de tiempo y con distintos tipos de contenido”, afirma Nastase.
