De menselijke hersenen bezitten een verbazingwekkende capaciteit om gelijktijdig een veelheid aan spraakelementen te verwerken, een noodzakelijke vaardigheid gezien de snelheid waarmee wij communiceren. Dit blijkt uit recent, baanbrekend onderzoek uitgevoerd door wetenschappers van de New York University (NYU). Dit complexe neurale mechanisme wordt vergeleken met de werking van een uitgebreid metronetwerk, een treffende analogie waarbij informatie via specifieke, toegewijde routes wordt getransporteerd zonder dat er interferentie of vertraging optreedt. De bevindingen, die gepubliceerd zijn in het vooraanstaande tijdschrift “Proceedings of the National Academy of Sciences”, tonen aan dat het brein tegenstrijdige gegevens uiterst efficiënt beheert. Het leidt deze gegevens razendsnel om via diverse corticale gebieden binnen minuscule tijdsbestekken, wat de basis vormt voor deze indrukwekkende parallelle verwerking.
Het onderzoek stond onder leiding van Laura Gwilliams, verbonden aan het Departement Psychologie van Stanford en het Wu Tsai Neuroscience Institute. Voor de studie werd gebruikgemaakt van magneto-encefalografie (MEG) data, verzameld bij een groep van eenentwintig moedertaalsprekers van het Engels. Deze proefpersonen luisterden naar korte verhalende teksten. De onderzoekers observeerden nauwkeurig hoe de hersenen onafgebroken een ingewikkelde structuur van linguïstische eigenschappen handhaven en actualiseren. Deze informatiestroom, een ware cascade, omvat alle niveaus: van de kleinste fonetische klanken tot de allesomvattende semantische betekenis. De snelheid waarmee de informatie op elk niveau wordt uitgewisseld, blijkt direct gerelateerd te zijn aan de complexiteit van het betreffende linguïstische element.
Dit cruciale mechanisme heeft de naam “Hiërarchische Dynamische Codering” (HDC) gekregen. HDC stelt de hersenen in staat om informatie vast te houden binnen de stroom van de tijd, terwijl tegelijkertijd de overlap tussen verschillende klank- en woordeengevingen tot een minimum wordt beperkt. Professor Alec Marantz, mede-auteur van de publicatie en werkzaam bij de afdelingen Psychologie en Linguïstiek van NYU, benadrukt het belang van dit systeem. Volgens Marantz verklaart HDC hoe het brein spraak structureert en begrijpt, zelfs wanneer deze zich snel ontvouwt. Hiermee wordt een directe en fundamentele verbinding gelegd tussen de interpretatie van taal en de onderliggende neurofysiologische basis.
Het doorgronden van de principes van HDC, waarbij elk facet van een boodschap – van intonatie tot de uiteindelijke betekenis – met de vereiste snelheid wordt verwerkt, opent nieuwe en veelbelovende perspectieven voor de ontwikkeling van kunstmatige intelligentie (AI). Traditionele systemen voor natuurlijke taalverwerking (NLP) waren vaak gebaseerd op een strikt sequentiële lezing van gegevens. Het parallelisme dat nu in het menselijk brein is waargenomen, vertoont echter gelijkenissen met het ‘aandachtsmechanisme’ dat wordt toegepast in moderne Transformer-architecturen. Dit duidt op een diepere, multidimensionale organisatie van menselijke waarneming dan eerder gedacht, en biedt een blauwdruk voor efficiëntere machinale leersystemen.
Het gaat hierbij dus niet louter om de passieve ontvangst van auditieve informatie, alsof het een eenvoudige opname betreft. Integendeel, het is een complex, gelaagd proces dat ervoor zorgt dat wij als mensen een samenhangend en onmiddellijk begrip van gesproken taal kunnen vormen. De ontdekking van HDC onderstreept dat de menselijke taalverwerking een meesterwerk van evolutionaire efficiëntie is. Door de neurale snelwegen optimaal te benutten, is het brein in staat om de enorme complexiteit van menselijke communicatie in real time te ontrafelen, wat cruciaal is voor sociale interactie en cognitie.