Как мозг билингвов переключается между языками: новое исследование
Как человеческий мозг может плавно переключаться между несколькими языками, не создавая постоянной внутренней путаницы? На протяжении десятилетий нейроучёные обсуждают, как мозг представляет одно и то же значение в разных языках, одновременно сохраняя их различие. Недавно опубликованное исследование, основанное на прямой регистрации активности мозга у людей, показывает, что в гиппокампе сохраняется устойчивая «геометрическая карта» значений, к которой разные языки обращаются через различные нейронные механизмы считывания.
Примечание: данная статья предназначена для общего ознакомления и образовательных целей. Она содержит краткое изложение научного исследования, представленное доступным языком для широкой аудитории, и не является официальным научным пресс-релизом.
Понимание того, как человеческий мозг воспринимает и выражает одинаковые мысли на разных языках, остаётся одним из ключевых вопросов когнитивной нейронауки. Исследование, опубликованное 24 июня 2026 года в журнале Cell под названием «Общие нейронные геометрии семантических представлений у билингвов в нейронах гиппокампа человека», предлагает новые взгляды на этот механизм.
Исследование было проведено международной командой учёных, в которую вошли Синьюань Ян, Ана Г. Чавес, Мелисса Франч, Калман А. Катловиц, Айви Гаутам, Брайан Ким, Адитья Кришна, Адит Шривастава, Кэти Ван Арсдел, Джеймс Беланжер, Ассия Шерикони, Таха Исмаил, Элизабет А. Мицкевич, Даника Паулу, Ханлин Чжу, Алиса М. Голдман, Вайшнав Кришнан, Атул Махешвари, Элеонора Бартоли, Николь Р. Провенза, Сенг Бум Майкл Ю, Бенджамин И. Хейден и Самир А. Шет.
Авторы представляли следующие учреждения: кафедра нейрохирургии и кафедра неврологии Медицинского колледжа Бейлора (Хьюстон, Техас, США); Инициатива по нейроинженерии, кафедра электротехники и вычислительной техники и кафедра биоинженерии Университета Райса (Хьюстон, Техас, США); а также кафедра биомедицинской инженерии, кафедра интеллектуальной прецизионной медицины и конвергенции здравоохранения и Центр исследований нейровизуализации Университета Сонгюнгван (Сувон, Южная Корея).
Регистрируя активность отдельных клеток в человеческом мозге, исследователи получили данные, указывающие на то, что мозг кодирует значение с помощью внутренней модели, не зависящей от конкретного языка и организованной в виде многомерного геометрического пространства.
Что изучали исследователи
Целью исследования было прояснить одну из ключевых загадок билингвальной обработки языка: как мозг сопоставляет соответствующие понятия в разных языках, одновременно удерживая их достаточно раздельными, чтобы избежать речевых интерференций.
Учёные проверяли гипотезу о том, что мозг билингва использует «общую нейронную геометрию» для представления значений. Согласно этой модели, мозг сохраняет устойчивые «математические расстояния» между парами слов в многомерном нейронном пространстве независимо от языка. Например, если понятия «кошка» и «собака» вызывают очень похожие паттерны нейронной активности, а понятие «дверь» – значительно отличающийся, то их переводы («cat», «dog» и «door») должны сохранять те же самые соотношения расстояний.
В центре внимания исследования был гиппокамп – область мозга, которая долгое время оставалась вне фокуса языковых исследований, но всё чаще рассматривается как важная структура для отслеживания значений слов и гибкой организации связей между абстрактными понятиями.
Как проводилось исследование
Исследователи регистрировали активность отдельных нейронов у четырёх редких клинических участниц – сбалансированных билингвов (английский/испанский), проходивших нейрохирургическое лечение фармакорезистентной эпилепсии. Все участницы освоили оба языка в возрасте 4–5 лет и регулярно использовали их на протяжении всей жизни.
Для регистрации активности гиппокампа у трёх участниц были временно имплантированы массивы микроэлектродов в рамках мониторинга приступов. Четвёртой участнице проводилась передняя височная лобэктомия; в ходе операции исследователи ввели в обнажённый гиппокамп высокоплотный зонд Neuropixels до запланированного удаления ткани мозга.
Нейронная активность изучалась в трёх повседневных языковых ситуациях:
- Исследование 1 (пассивное восприятие на слух): участницы слушали на английском и испанском языках эквивалентные по смыслу истории, подкасты и аудиокниги — примерно по два часа на каждом языке. Это позволило получить тысячи сопоставимых слов для анализа.
- Исследование 2 (чтение вслух): две участницы в сознании читали вслух 99 сопоставимых коротких фраз (по 3–4 слова) на обоих языках, представленных в случайном порядке.
- Исследование 3 (естественная беседа): две участницы участвовали в спонтанных разговорах продолжительностью от 32 до 99 минут с носителями английского и испанского языков.
Чтобы проанализировать, как отдельные нейроны представляют значение, исследователи использовали многоязычную модель BERT (mBERT) – модель искусственного интеллекта, способную формировать сопоставимые семантические представления для разных языков. Векторные представления слов (эмбеддинги) из обоих языков были спроецированы в общее семантическое пространство с помощью метода главных компонент (PCA). Затем с использованием регрессии с L2-регуляризацией учёные предсказывали частоту разрядов отдельных нейронов гиппокампа на основе этих общих семантических признаков.
Что нового в этом исследовании
В отличие от предыдущих работ, в которых использовались функциональная магнитно-резонансная томография (fMRI) или электрокортикография (ECoG) и которые в основном показывали, что разные языки активируют схожие области мозга или связаны с речевой активностью, авторы описывают это как первое исследование, в котором изучается, как отдельные нейроны у человека представляют значение сразу в двух языках.
Авторы отмечают, что ранее исследования могли выявлять сходства между языками на уровне больших групп нейронов, но не позволяли понять, как мозг организует значение отдельных слов на уровне одиночных нейронов.
Исследование также выявило неожиданный результат: хотя отдельные нейроны по-разному реагируют на слова, в совокупности они сохраняют одну и ту же общую «карту» значений в обоих языках. Это указывает на то, что мозг может поддерживать общее представление понятий, не требуя, чтобы каждый нейрон работал одинаково.
Ключевые результаты исследования
Исследователи сообщили о нескольких важных выводах о том, как билингвальный мозг организует значение в разных языках:
- Небольшая группа нейронов реагировала на оба языка: исследователи выявили небольшую, но статистически значимую группу нейронов (5,2%–19,4% при задачах на восприятие речи и до 83,6% при чтении отдельных слов), которые сходным образом реагировали на слова-переводы. Например, если нейрон активно реагировал на английское слово «friends», он, как правило, так же активно реагировал и на его испанский эквивалент «amigos».
- Отдельные нейроны всё же вели себя по-разному: хотя некоторые нейроны реагировали на одни и те же понятия в обоих языках, общий набор слов, на которые откликался каждый нейрон, отличался в английском и испанском. Иными словами, отдельные нейроны не используют полностью одинаковую «языковую карту».
- Мозг сохраняет общую карту значений: при анализе активности большого числа нейронов оказалось, что общая организация значений остаётся поразительно похожей в обоих языках. Близкие по смыслу понятия (например, «кошка» и «собака») располагались рядом, а несвязанные (например, «человек» и «галактика») – далеко друг от друга как в английском, так и в испанском.
- Мозг способен предсказывать значения между языками: используя нейронную активность, зарегистрированную для английских слов, исследователи смогли с высокой точностью предсказать, как мозг отреагирует на соответствующие испанские слова, даже для тех слов, которые не использовались при построении модели.
- Общая карта не зависит от небольшой группы специализированных нейронов: возможно, самым неожиданным результатом стало то, что исключение специализированных «межъязыковых» нейронов не нарушало общую семантическую карту мозга. Её структура практически не менялась, что указывает на то, что значение у билингвов распределено по множеству нейронов, а не сосредоточено в небольшой специализированной группе.
Выводы авторов
Исходя из полученных результатов, авторы предполагают, что гиппокамп человека хранит значения в общей, не зависящей от языка форме. Вместо того чтобы закреплять за отдельными нейронами одинаковые функции в каждом языке, мозг, по-видимому, использует одну и ту же нейронную сеть, но «считывает» информацию немного по-разному в зависимости от используемого языка. По мнению исследователей, это может объяснять, как билингвы способны плавно переключаться между языками, не путая слова одного языка с другим.
Авторы также отмечают ряд ограничений исследования. Прежде всего, в нём участвовали всего четыре человека, поскольку сбалансированные билингвы, проходящие подобные нейрохирургические процедуры с записью активности нейронов гиппокампа, встречаются крайне редко. Кроме того, все участницы страдали эпилепсией и находились на нейрохирургическом лечении, что необходимо учитывать при интерпретации результатов. В исследовании рассматривались только английский и испанский языки, поэтому остаётся неизвестным, применимы ли те же принципы к более различающимся языкам. Наконец, авторы не изучали, как формируется это общее представление значений в процессе изучения языка. Они предполагают, что будущие исследования должны отслеживать людей в процессе освоения нового языка, чтобы лучше понять, как со временем формируются такие общие нейронные представления.
Более широкий контекст
Эти результаты дополняют растущее количество данных о том, что мозг представляет значения за счёт совместной активности больших групп нейронов, а не опирается на отдельные «нейроны понятий», закреплённые за конкретными идеями.
На протяжении многих лет учёные предполагали, что мозг билингва либо хранит каждый язык отдельно, либо постоянно переводит с одного языка на другой. Это исследование поддерживает другую точку зрения: оба языка могут опираться на общее базовое представление значений, при этом каждый из них обращается к нему по-своему. Иными словами, перевод, возможно, не требует переключения между двумя отдельными «ментальными словарями», а представляет собой выражение одних и тех же понятий через разные языковые системы.
Заключение
В целом полученные результаты показывают, что билингвальный мозг человека сохраняет общую организацию значений в гиппокампе как при восприятии речи, так и при её воспроизведении. Хотя отдельные нейроны реагируют по-разному в зависимости от языкового контекста, общий характер связей между значениями слов, по-видимому, остаётся стабильным в разных языках. При этом остаётся неизвестным, как именно формируется и согласуется эта общая структура между языками. Для более глубокого понимания этих внутренних моделей значения потребуются будущие исследования, включающие неродственные и структурно различающиеся языковые семьи.
Проще говоря, это исследование было направлено на то, чтобы понять, как мозг способен воспринимать одну и ту же идею на двух языках, не смешивая их. Результаты показывают, что мозг, вероятно, сохраняет общую структуру значений для обоих языков, одновременно удерживая их раздельными.
Информация в этой статье предоставлена исключительно в ознакомительных целях и не является медицинской рекомендацией. По вопросам, связанным с лечением или здоровьем, проконсультируйтесь с профильным специалистом.
Ссылки
- Yan, X., Chavez, A. G., Franch, M., Katlowitz, K. A., Gautam, I., Kim, B., Krishna, A., Shrivastava, A., Van Arsdel, K., Belanger, J., Chericoni, A., Ismail, T., Mickiewicz, E. A., Paulo, D., Zhu, H., Goldman, A. M., Krishnan, V., Maheshwari, A., Bartoli, E., Provenza, N. R., Yoo, S. B. M., Hayden, B. Y., & Sheth, S. A. (2026). Shared neural geometries for bilingual semantic representations in human hippocampal neurons. Cell, 189, 1–16. https://doi.org/10.1016/j.cell.2026.05.020
- Rice University. (2026, June 24). How do bilingual brains navigate between languages? Scientists discover geometric neural code. https://news.rice.edu/news/2026/how-do-bilingual-brains-navigate-between-languages-scientists-discover-geometric-neural
