Come il cervello percepisce le componenti del linguaggio

La capacità di elaborare il linguaggio è una caratteristica tipica dell’essere umano: ci permette di comunicare, imparare, creare cultura e pensare meglio.

Il modo in cui il cervello rappresenta ed elabora il linguaggio parlato, come percepisce le strutture sintattiche e come registra i concetti astratti sono questioni ancora centrali nelle neuroscienze e nelle scienze cognitive.

Giulio Degano è a Ginevra per studiare le basi neurologiche dell’organizzazione del linguaggio e dei suoi diversi livelli di astrazione. In particolare, Degano indaga la relazione tra due specifici elementi del linguaggio: la sintassi e la prosodia.

Nome: Giulio Degano
Età: 29 anni
Nato a: Cividale del Friuli (UD)
Vivo a: Ginevra (Svizzera)
Dottorato in: neuroscienze (Regno Unito)
Ricerca: Interazione tra sintassi e prosodia nel cervello umano
Istituto: Brain and Language Lab, Campus Biotech, Ginevra
Interessi: arrampicare in montagna, ballare lo swing
Di Ginevra mi piace: il lago, le montagne, la multiculturalità
Di Ginevra non mi piace: la pignoleria burocratica
Pensiero: I progettisti sgobbano curvi sui tavoli da disegno: una cifra sbagliata e le città del nemico restano incolumi. (Bertolt Brecht)

Quali sono i livelli di astrazione del linguaggio?

Ce ne sono diversi e vanno dalla codifica uditiva del segnale sonoro, con l’analisi temporale e spettrale delle varie componenti percepite, all’elaborazione lessicale e semantica fino ai livelli più alti delle strutture sintattiche.

La mia ricerca si concentra proprio sulle strutture sintattiche di alto livello per capire come fa il cervello a percepirle e a integrarle con gli aspetti del parlato di più basso livello, in particolare la prosodia.

La prosodia è la parte del linguaggio legata all’intonazione, alla frequenza, all’enfasi, … L’interesse del mio laboratorio è vedere se e come la prosodia migliora la rappresentazione sintattica del linguaggio; nello specifico, come cambia l’intonazione durante un discorso e se le variazioni di intonazione aiutano ad aumentare la nostra percezione del linguaggio e a fare il cosiddetto chunking. In scienze cognitive, si chiama chunking il meccanismo con cui il nostro cervello segmenta un discorso in unità significative o blocchi (in inglese chunk).

Quali tecniche si usano in questo tipo di ricerca?

Gli studi che stiamo facendo si basano sui dati ottenuti da tecniche non invasive come l’elettroencefalografia (EEG), la magnetoencefalografia (MEG) e la risonanza magnetica funzionale (fMRI).

Il linguaggio viene rappresentato nel cervello a livello della corteccia cerebrale. Tuttavia, mappare in modo completo i molteplici elementi non è semplice ed è ancora più difficile capire come i diversi livelli del linguaggio si integrano tra loro.
Un altro fattore che complica l’analisi è il riuscire a trovare rappresentazioni sintattiche e prosodiche valide in un contesto naturalistico, cioè che simula l’ambiente reale.

In generale, questo tipo di studi di neuroscienze cognitive può essere fatto in due modi: con segnali artificiali oppure con stimoli naturalistici.
I primi permettono di isolare un determinato elemento del linguaggio e vederne subito l’effetto. Per esempio, in un esperimento “artificiale”, per capire come il cervello fa chunking sintattico abbiamo presentato ai soggetti una serie di parole monosillabiche normalizzate a livello di prosodia (per evitare che influenzasse il chunking) a una specifica frequenza (3,1 Hz). Dopodiché abbiamo analizzato l’EEG e verificato se le oscillazioni registrate si riflettevano nel chunking.

Nelle simulazioni naturalistiche, l’analisi è molto più complessa perché il linguaggio viene modulato in aspetti difficili da controllare. In uno studio “naturalistico” che stiamo conducendo, i partecipanti vengono invitati a seguire un TED talk mentre noi raccogliamo i dati di mappatura cerebrale con la MEG. In questo caso, entrano in gioco tantissimi input diversi, il ritmo del discorso cambia di continuo e le strutture sintattiche si mescolano. Per elaborare le informazioni raccolte, stiamo mettendo a punto algoritmi in Python o MATHLAB per fare machine learning.

In che modo la prosodia è legata alla rappresentazione del linguaggio nel cervello?

La prosodia, l’intonazione, aiuta molto a strutturare il linguaggio e pensiamo che gli elementi della struttura sintattica, come il verbo, il soggetto o l’oggetto, abbiano una componente prosodica caratteristica che viene mappata in modo specifico nel cervello.

Se il punto attorno a cui ruota tutta la sintassi di una frase è il verbo, ci aspettiamo che la prosodia sia più concentrata sul verbo e che proprio in corrispondenza di questo elemento ci sia un effetto a livello di mappatura cerebrale.

Quando uno stimolo o una sua componente viene percepito, l’ipotesi è che si attivi l’area del cervello in cui avviene la rappresentazione di quel determinato stimolo o componente. Si è visto che i livelli di astrazione del linguaggio più alti mappano nelle cortecce temporali, in maniera abbastanza bilaterale nonostante in genere sia la sinistra ad essere associata al linguaggio. La mia ricerca è perciò focalizzata sulle aree temporali del cervello tra cui le circonvoluzioni di Heschl, il planum temporale, il planum polare.

Quali sono le prospettive future del tuo lavoro?

Capire come avviene la percezione del linguaggio nel cervello umano a livelli di astrazione molto alti e come il linguaggio viene rappresentato sono un po’ le sfide del secolo. Ma sono domande a cui mi piacerebbe tantissimo rispondere, anche in termini di rappresentazioni astratte, come e dove queste avvengono.

L’approccio delle mappe cognitive è effettivamente rivoluzionario in questo campo perché permetterebbe di spingersi in profondità e perfino di stabilire dove sta la coscienza umana.

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