MIT团队开发量化方法识别失语症 好莱坞演员布鲁斯威利退圈引发关注失语症

【字体: 时间:2022年06月23日 来源:MIT麻省理工

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  麻省理工研究人员开发出一种量化方法来识别不同类型的失语症患者,有助于疾病诊断,也有助于揭示健康大脑功能的新见解、理解大脑语言中心如何处理语法和词汇,了解神经系统疾病如何影响语言产生,文章发表在PNAS上。

  

《双面娇娃》《虎胆龙威》的主演、好莱坞硬汉代表之一的演员布鲁斯·威利前不久宣布退出演艺圈,引起了公众对神经疾病失语症的广泛关注。医生怀疑他可能患有一种特别严重的退行性失语症,即原发性进行性失语症(PPA)。布鲁斯·威利后期出演的多是一些“人狠话不多”的角色,或许与疾病有关。

人人都会有偶尔想不起正确用词而挠头、或言不达意、语句语法错误的可能,但失语症患者不一样,他们可能会完全失去理解语言的能力。科学家们早就知道原发性进行性失语症有好几种亚型——有些亚型有词汇缺陷,影响人们获取词组的能力;而另一些亚型会造成句法缺陷,让人难以造句。深入了解疾病需要能够正确判断认知疾病。

来自麻省理工学院和麻省总医院(MGH)的认知科学家和医生组成了一个合作团队,现在已经开发出一种量化的方法来识别这些不同的缺陷。在这个过程中,他们阐明了大脑在词汇和语法之间做出的基本权衡。研究结果表明,有语法缺陷的PPA患者会使用更复杂的词汇来弥补他们的语法困难;而有词汇缺陷的PPA患者则会使用更复杂的语法来弥补词汇缺陷。研究结果发表在6月16日的《美国国家科学院院刊》上。

麻省理工学院(MIT)的大脑和认知科学教授、该研究的资深作者爱德华·吉布森(Edward Gibson)表示,这是理解大脑的语言中心如何独立处理语法和词汇的重要第一步。

这项研究还揭示了健康大脑功能的新见解。“从患者的缺陷中,我们能够发现健康语言产生的一种基本属性,”该研究的主要作者、MGH的神经精神病学家Neguine Rezaii说。她补充说,识别失语症患者缺陷的方法改进有助于增加疾病诊断的途径,并让我们了解其他神经系统疾病如何影响语言产生。

评估复杂性

基于之前对中风诱发失语症患者的研究,研究人员假设PPA患者的语言模式会反映复杂单词和句子之间的这种权衡。例如,如果一个人想不起帆船这个词,他们可能会构建一个更迂回的短语——例如“随风在水中移动的东西”——来让人们理解他们的意思。

为了评估词汇的复杂性,研究人员依赖于一个公认的概念——词频。高频词是那些更常用、更容易理解的词。相比之下,低频词是那些不太熟悉,通常更丰富的词。吉布森给出了瘤牛(zebu)和斑马(zebra)的例子。这两个词都是非洲的有蹄动物,但其中一个词需要查字典。

为了量化不同单词的频率,研究人员分析了一个名为“Switchboard”的数据库,该数据库由500多名美国英语使用者的随机电话对话组成。他们剔除了正常语言中典型的结巴、错误和错误开头,然后分析了不同单词出现的频率。不过,在此之前,并没有对语法复杂性进行等价的度量。“对于单词,我们一直有单词频率,但语法频率是这个项目的新东西,”Rezaii说。在分析Switchboard的同时,研究人员根据语音类型对每个单词进行了分类,以创建一个可能的语法规则的大量列表。主语+动词(“She left”)是一种常见的结构。主语+动词+宾语(“She left them”)是另一个例子。有了可行的规则列表在手,团队可以量化不同句子结构和语法的频率,得到一个与单词频率相当的测量方法。

量化的权衡

有了这些指标,研究小组要求参与者描述一个场景:一幅忙碌的家庭野餐图——医生有时用这个方法来诊断失语症。然后,研究人员计算了每个参与者每个句子的平均单词频率和语法频率。

以健康的说话者为对照(控制年龄等其他可能影响语言的因素),79名PPA患者中单词和语法频率之间存在明显的负相关,这取决于他们所患PPA的亚型。词汇缺陷患者使用的是低频的复杂句子结构,而语法缺陷患者使用的是低频的描述性的词汇。然后,研究人员用同样的方法对一些健康的英语使用者进行了测试。令人惊讶的是,结果仍然有效。

Rezaii说:“大脑在一个句子中同时使用复杂的语法和复杂的单词是非常需要认知能力的。”即使是那些没有失语症的人似乎也在词汇和语法之间进行权衡。不同的是,健康的说话者可以在每句话之间做出不同的取舍。然而,失语症患者没有选择,必须不断地根据他们的缺陷进行补偿。

吉布森说,这种取舍有几种可能的解释,也许我们的大脑正在努力创造一种明确、清晰、高效的语言,或者可能是他们没有足够的能力构建包含不常见单词的复杂句子。有必要进行更多的研究,以理清语言产生的不同方面所涉及的各种过程。

然而,对于PPA患者来说,这是向前迈出的重要一步。吉布森说:“临床医生对人进行分类的方式非常不正式。”“这可能提供了正式的、定量的、计算的方法,你可以分析一个人的讲话,找出他们可能有哪一类的缺陷。”

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