مغز انسان هر روز یک کار شگفت‌انگیز انجام می‌دهد. جریان پیوسته‌ای از صدا را به مجموعه‌ای از واژه‌های دقیق و قابل‌تشخیص تبدیل می‌کند. پژوهش‌های جدید نشان می‌دهد این قابلیت خارق‌العاده فقط نتیجه عملکرد نواحی سطح‌بالای زبانی نیست. بلکه یک مرکز پردازش صدا در مغز نقش اصلی را ایفا می‌کند.
این مرکز صوتی که شیار گیجگاهی فوقانی (STG) نام دارد پس از سال‌ها تجربه شنیداری، الگوهای آوایی زبان فرد را یاد می‌گیرد. سپس در لحظه شنیدن گفتار، مرزهای میان کلمات را تشخیص می‌دهد.
کشف نقش واقعی مرکز پردازش صدا در مغز
برای دهه‌ها، دانشمندان تصور می‌کردند که این وظیفه مهم بر عهده نواحی سطح‌بالای زبان است که معنا را استخراج می‌کنند. اما پژوهش جدید دانشگاه کالیفرنیا سان‌فرانسیسکو (UCSF) دیدگاه متفاوتی ارائه می‌دهد.
با ثبت مستقیم فعالیت مغز انسان، پژوهشگران نشان دادند نورون‌های STG که پیش‌تر به‌عنوان تشخیص‌دهندگان اصلی صداهای پایه‌ای مثل صامت‌ها و مصوت‌ها شناخته می‌شدند، در واقع مرزهای واژه‌ها را نیز به‌صورت لحظه‌ای رمزگذاری می‌کنند.
این یعنی STG فقط صدا را نمی‌شنود، بلکه از تجربه زبانی استفاده می‌کند تا کلمات را حین ادای گفتار تشخیص دهد.
به گفته دکتر ادوارد چانگ، رئیس جراحی مغز و اعصاب UCSF:
«این پژوهش نقشه عصبی جدیدی از نحوه تبدیل صداهای پیوسته به واحدهای معنادار در مغز ارائه می‌کند.»
دو مطالعه مرتبط، به سرپرستی دکتر چانگ و محققان مؤسسه علوم اعصاب وایل UCSF، به‌ترتیب در تاریخ ۷ نوامبر ۲۰۲۵ در مجله Neuron و ۱۹ نوامبر ۲۰۲۵ در Nature منتشر شده‌اند.
فعال‌سازی نورون‌های منحصربه‌فرد بر اساس زبان
در مقاله Nature، پژوهشگران فعالیت مغزی ۳۴ بیمار مبتلا به صرع را با الکترودهای سطحی و عمقی بررسی کردند. زبان مادری شرکت‌کنندگان انگلیسی، اسپانیایی یا ماندارین بود. هشت نفر نیز دوزبانه بودند.
داوطلبان هنگام شنیدن جمله‌هایی در زبان‌های مختلف مورد بررسی قرار گرفتند. سپس مدل‌های یادگیری ماشین آموزش دیدند تا الگوهای فعالیت نورونی را رمزگشایی کنند.
وقتی زبان آشنا باشد، مغز فعال می‌شود
هنگامی که افراد زبانی را می‌شنیدند که بلد بودند، نورون‌های تخصصی در STG واکنش‌های قوی و هماهنگ با زمان‌بندی کلمات نشان می‌دادند. اما با زبان‌های ناآشنا، همان نورون‌ها تقریباً خاموش می‌ماندند. حتی با وجود مشابه بودن پیچیدگی صداها.
این یافته‌ها نشان می‌دهد تفکیک کلمات از صداها یک فرآیند کاملاً معنایی و سطح‌بالا نیست. بلکه STG ساختار آماری زبان را در خود ذخیره می‌کند. از جمله:
- احتمال پشت‌سرهم آمدن هجاها
- الگوهای معمول تکیه (استرس)
- ریتم و زمان‌بندی گفتار
با این دانش، مغز گفتار پیوسته را به واحدهای آشنا و قابل‌فهم تقسیم می‌کند.
ریست سریع مغز برای پردازش کلمه بعدی
مطالعه Neuron جنبه دیگری از این توانایی را نشان داد. افراد در هر ثانیه چندین کلمه تولید می‌کنند. بنابراین مکانیسم تشخیص مرز کلمات باید با سرعت بسیار بالا عمل کند.
با هم‌تراز کردن فعالیت نورونی با شروع و پایان واژه‌ها، تیم پژوهش جمعیتی از نورون‌ها را یافت که در ابتدای کلمه فعال می‌شدند. گروهی دیگر نیز در پایان کلمه اوج می‌گرفتند.
نکته مهم این بود که سیگنال‌ها بسیار سریع به حالت پایه بازمی‌گشتند تا مرز کلمه بعدی نیز فوراً تشخیص داده شود.
«این شبیه یک ریست سریع است. مغز کلمه را پردازش می‌کند سپس فوراً خود را آماده کلمه بعدی می‌کند.» — دکتر متیو لنارد
این ریست سریع، توضیح عصبی روشنی از نحوه تبدیل گفتار پیوسته به واحدهایی است که نواحی معنایی مغز بتوانند آن‌ها را تفسیر کنند.
پیامدهای مهم برای زبان و یادگیری
این دو مطالعه در کنار یکدیگر تصویری منسجم از نحوه تفکیک گفتار ارائه می‌دهند. قرار گرفتن طولانی‌مدت در معرض یک زبان، نورون‌های STG را تنظیم می‌کند. سپس هنگام شنیدن گفتار، این نورون‌ها مرز کلمات را علامت‌گذاری می‌کنند.
این نتایج توضیح می‌دهد چرا در آغاز مواجهه با یک زبان جدید، گفتار مانند یک سیل پیوسته به گوش می‌رسد. اما با افزایش تجربه، ناگهان «کلمات» شروع به پدیدار شدن می‌کنند.
همچنین روشن می‌شود چرا آسیب به نواحی گیجگاهی ممکن است شنیدن را دست‌نخورده بگذارد اما فهم گفتار را مختل کند. زیرا مغز نمی‌تواند واحدهای کلمه‌ای را به نواحی معنایی تحویل دهد.
یادگیری چگونه مدارهای گفتاری مغز را تغییر می‌دهد؟
از آنجا که آزمایش‌ها بر روی زبان‌های متفاوتی مانند انگلیسی، اسپانیایی و ماندارین انجام شده، نتایج قابل تعمیم هستند. مطالعات آینده ممکن است بررسی کنند:
- بالغین هنگام یادگیری زبان جدید، چقدر سریع نورون‌های مرزبندی خود را تنظیم می‌کنند
- دوزبانه‌ها چگونه میان الگوهای زبانی جابه‌جا می‌شوند
- اختلالات رشدی چه تأثیری بر شکل‌گیری این مدار دارند
از مغز تا کاربردهای فناوری
تشخیص مرز کلمات یکی از دشوارترین چالش‌ها در نرم‌افزارهای تشخیص گفتار و ابزارهای یادگیری زبان است. یافته‌های جدید می‌توانند الهام‌بخش الگوریتم‌هایی باشند که کلمات را حتی در شرایط زیر به‌خوبی جداسازی کنند:
- گفتار پر سر و صدا
- لهجه‌های مختلف
- جمله‌های دو زبانه و کدسوئیچینگ
این پژوهش‌ها نشان می‌دهد همان بخشی از مغز که آجرهای اصلی صدا را تشخیص می‌دهد، ریتم و ساختار زبان را نیز یاد می‌گیرد. سپس گفتار پیوسته را با سرعت محاوره‌ای به کلمات تبدیل می‌کند.
«این مطالعات پرده‌ای از جادوی مغز را کنار می‌زنند. جادویی که نه فقط در مراکز معنایی، بلکه در نورون‌های شنیداری باهوشی رخ می‌دهد که معنا را ممکن می‌کنند.» — ایلینا بهایا-گروسمن
