Resumo

Buscando decifrar o processo de compreensão e produção da linguagem, Fedorenko apresenta pesquisas com dados comportamentais, computacionais e de imageria cerebral das última década. Primeiramente, Fedorenko propõe que as regiões que suportam a linguagem são seletivas apenas a ela. Em seguida, argumenta que as regiões de processamento sintático são as mesmas que processam informações semânticas. Finalmente, Fedorenko sugere que o operador dominante para a região da linguagem é a composição semântica e não a sintática, como indicava a literatura vigente: se um input com problemas sintáticos fornece evidências suficientes para a composição semântica, a resposta máxima da rede linguística é alcançada. Assim, propriedades sintáticas poderiam ser restringidas por pressão comunicativa. Ela conclui que, tais resultados interpretados em conjunto, apontam para uma forte integração entre o léxico e a sintaxe, aproximando-se de modelos teóricos como as gramáticas baseadas no uso e a de construções.

Texto

A videoconferência de Evelina Fedorenko na Abralin ao Vivo[1], O sistema de linguagem na mente e no cérebro humanos, trouxe um efervescente relato das mais recentes descobertas comportamentais, computacionais e de imagem cerebral para a arquitetura funcional da linguagem. Fedorenko iniciou com uma instigante observação: "A linguagem pode ser interpretada como um atalho para a telepatia" e seguiu revelando seu modelo de linguagem, em que sequências de palavras vão quase telepaticamente de pensamentos da cabeça de uma pessoa para a cabeça de outra. Mais especificamente, ela exemplificou como a produção de um enunciado (codificação) é percebida por outra pessoa (decodificação), servindo de base de construção para uma representação abstrata, virando um pensamento na mente do ouvinte. Por fim, para alcançar sucesso na comunicação, o conteúdo ativo na mente do falante deve ser semelhante ao da mente do ouvinte. Ela defende que hoje já se sabe que cada um dos componentes perceptivos e motores da linguagem, envolvidos na estrutura comunicativa, é apoiado por um conjunto separado de operações mentais, implementados em partes distintas do cérebro. A percepção da fala humana, por exemplo, depende de implementações de alto-nível no córtex auditivo - altamente especializado nos sinais de fala em comparação com outros tipos de sons. Entretanto, as regiões do sistema perceptivo parecem responder igualmente à fala nativa ou à fala estrangeira ou a não-palavras (BLANK; FEDORENKO, 2017[2]; MAHOWALD; FEDORENKO, 2016[3]; SCOTT et al., 2016[4]; FEDORENKO et al. 2010[5]). Da mesma maneira, a área visual da forma da palavra (VWFA), uma região de processamento visual especializada em leitura, responde forte e seletivamente a letras, mas não a qualquer tipo de estímulo visual. Aparentemente, essas regiões não são tão sensíveis ao significado quanto a traços perceptivos. Assim, o conteúdo linguístico se tornou o objetivo de pesquisa de grupo de Fedorenko: Como pensamentos e significados de alto nível podem ser inferidos a partir de enunciados linguísticos. Dentre outras questões de pesquisa envolvendo linguagem no cérebro, ela destacou três, cujos resultados discute nesta conferência.

A primeira questão de pesquisa concentra-se na análise de duas hipóteses localizacionais: se (a) as regiões que suportam a linguagem são seletivas apenas a ela ou (b) suportam outras habilidades. A segunda questão explora se as regiões que apoiam o processamento sintático versus o significado das palavras são (a) distintas ou (b) iguais. Finalmente, a terceira questão diz respeito ao grande debate teórico sobre se o operador dominante para a região da linguagem é (a) a construção da estrutura ou (b) a composição semântica.

A resposta à primeira questão de pesquisa, sobre se existem regiões cerebrais seletivas para a linguagem, visa a mostrar que o sistema linguístico se desenvolve de maneira semelhante ao da VWFA, que, segundo Fedorenko, é um exemplo de especialização funcional guiada pela experiência ao longo do desenvolvimento, uma vez que não há pressão evolutiva para termos um mecanismo inato de leitura. Para tal, Fedorenko apresenta um estudo que usa regiões pré definidas como responsivas à linguagem e tenta localizar o processamento concomitante de estímulos linguísticos e não linguísticos nessas regiões específicas da linguagem. Os resultados desse estudo realizado com falantes saudáveis e afásicos globais (sem mecanismo de linguagem que funcione adequadamente) apontam para uma alta seletividade ao estímulo linguístico em regiões cerebrais específicas da linguagem (inclusive por todo o córtex temporal frontal), contradizendo muitos modelos de processamento linguístico que sugerem a sobreposição de diferentes processamentos (aritmética, computação executiva, percepção musical e de ações/gestos, habilidades sociais, entre outros) em regiões cerebrais específicas da linguagem. Fedorenko argumenta que os resultados anteriores, os quais indicam que diferentes processamentos cognitivos se sobrepõem nas regiões especializadas na linguagem, se devem a falhas metodológicas e inferências inversas (PRITCHETT et al., 2018[6]; FEDORENKO; VARLEY, 2016[7]; FEDORENKO et al., 2012[8]; FEDORENKO et al., 2011[9]). Além disso, resultados de estudos de fMRI mostram que indivíduos com linguagem severamente comprometida podem, no entanto, processar dados de aritmética, causalidade, música, navegação espacial e de cognições sociais. Fedorenko conclui que outras cognições não sofrem os mesmos danos que a linguagem e que a linguagem não é um requisito para o pensamento de alto nível. Ela ressalta que a especialização cerebral para a linguagem não implica no inatismo. É mais provável que essas habilidades sejam desenvolvidas através da experiência. Portanto, a resposta para a primeira pergunta de pesquisa é: as regiões que suportam o processamento da linguagem são (a) seletivas para a linguagem.

Sua segunda pergunta de pesquisa é se as regiões cerebrais que suportam o significado das palavras são as mesmas que as responsáveis pelo processamento sintático. Para começar, ela revisou algumas teorias linguísticas acerca do processamento de palavras e frases (VANDENBERGHE et al., 2002[10]; BEMIS e PYLKKANEN, 2020[11]; PALLIER et al, 2011[12]; FRIEDERICI, 2011[13]; TYLER et al., 2011[14]; HAGOORT, 2005[15]; HAGOORT, 2013[16]; BORNKESSEL-SCHLESEWSKY et al., 2015[17]; MATCHIN e HICKOK, 2020[18]). Alguns desses estudos sugerem que os mecanismos linguísticos são distintos, mas que os dois processamentos devem ser feitos qualitativamente de forma semelhante. Por isso, Fedorenko destaca a necessidade de modelos que lidam com fenômenos linguísticos distintos de forma relacionada. Assim, Fedorenko questiona a existência de regiões cerebrais dedicadas apenas à sintaxe e não a significados de palavras. Seu argumento está dividido em duas hipóteses: (i) o processamento combinatório (sintático / semântico) seria distribuído pela estrutura linguística: embora muitos estudos argumentem que o núcleo do processamento sintático ocorre em uma região cerebral específica, tais estudos apontam para ao menos três áreas diferentes (córtex frontal inferior, córtex temporal posterior e córtex temporal anterior) (FEDORENKO et al., 2010[5]; SCOTT et al., 2016[4]); (ii) qualquer região responsiva ao processamento sintático também deveria ser ao menos sensível ao significado das palavras (BLANK et al., 2014[19]; MINEROFF et al., 2018[20]; PAUNOV et al., 2019[21]). Comparando estudos de fMRI e intracranianos, foram observados os mesmos padrões de resposta: processamento lexical e maior engajamento em regiões de processamento estrutural. Portanto, Fedorenko responde à segunda pergunta: as regiões de acesso lexical são (b) as mesmas que suportam o processamento sintático. Esses resultados estão alinhados aos resultados encontrados em estudos behavioristas e à abordagem das gramáticas baseadas no uso.

Fedorenko passou à sua última pergunta: o operador dominante no processamento da linguagem é a construção de estruturas ou a composição semântica? Ela começou refletindo sobre por que as sentenças são os estímulos preferidos para as regiões cerebrais da linguagem e sobre qual atributo as tornam tão atraente para o processamento (FEDORENKO et al., 2016[22]; GIBSON et al., 2013[23]; LEVY et al., 2008[24]; FERREIRA et al., 2002[25]). Apresentou, então, um experimento comparando palavras funcionais em sentenças (bem formadas e sem significado) com lista de palavras e de não-palavras. O resultado mostra um efeito de acumulação (uma ativação incremental relacionada à construção progressiva de sentenças) e nenhum efeito a palavras em uma lista ou a não-palavras, sugerindo maior engajamento no processamento dos significados do que na estrutura de uma frase.

Acreditando que sequências de palavras vão quase "telepaticamente" da cabeça de uma pessoa para pensamentos na cabeça de outra pessoa, Fedorenko propõe um modelo no qual até as propriedades sintáticas poderiam ser restringidas pela pressão comunicativa. Além disso, ela defende que, como o estímulo linguístico é falho, cheio de erros e interrupções, os mecanismos de implementação da linguagem devem ser projetados para lidar com erros sintáticos, de maneira que um significado plausível seja sempre recuperável. Portanto, a interpretação deve ser guiada pelo significado, apesar das restrições estruturais locais e globais. Diante disso, Fedorenko levantou a hipótese de que a resposta máxima da rede linguística sempre seria alcançada contanto que o estímulo fornecesse evidências suficientes para a composição semântica. Para testar essa hipótese, Fedorenko relata um estudo usando informações pontuais locais (PMI) para medir a dependência mútua e local entre palavras (COVER; THOMAS, 2012[26]). Usando os índices do PMI em resposta a sentenças como “Em seu último dia, foram surpreendidos por mensagens e presentes de despedida”, em comparação com até sete versões embaralhadas progressivamente dessa sentença, o estudo testou a capacidade de se combinar palavras e extrair ideias significativas mesmo com estruturas sintáticas danificadas, que não suportariam uma composição semântica (MOLLICA et al., 2020[27]). Se o embaralhamento estrutural preservasse o PMI local, interpretaria-se que a composição semântica seria o operador dominante das respostas da região da linguagem. Os resultados mostraram que os índices do PMI permaneceram estáveis em seis dos sete embaralhamentos progressivos, indicando que a forte resposta ao processamento das sentenças foi motivada pelo significado, uma vez que as estruturas estavam bagunçadas. Em um experimento seguinte, no qual as medidas de relação semântica dos PMIs foram reduzidas ao nível mínimo, os resultados sofreram uma queda - as sentenças experimentais foram interpretadas como em uma lista de palavras não conectadas. Tomados em conjunto, esses resultados indicam a importância do componente da localidade (composição semântica), em detrimento do algoritmo de construção estrutural. Assim, Fedorenko responde sua pergunta final: o operador dominante para a ativação da região da linguagem é (b) composição semântica.

Fedorenko encerrou a conferência destacando suas contribuições para a arquitetura neural da linguagem e defendendo que a linguagem, enquanto mecanismo de troca de pensamentos, é guiada pela composição semântica, em oposição à construção estrutural. Ela alegou que, embora o processamento sintático tenha sido o foco principal de muitos trabalhos teóricos e empíricos sobre o processamento da linguagem, estes se equivocaram e o foco da pesquisa atual deveria estar na compreensão de como conseguimos obter significados. Então, ela reiterou que a telepatia é a troca de significados entre duas mentes.

Referências

  1. THE language system in the human mind and brain. Conference presented by Evelina Fedorenko, Evelina. [S.l., s.n], 2020. 1 video (1h 18min 11s). Publicado pelo canal da Associação Brasileira de Linguística https://www.youtube.com/watch?v=hqrsHmhcrSQ.2020.
  2. Domain-general mechanisms in the construction of meaning Bemis D, Pylkkanen L. 2020..
  3. Domain-General Brain Regions Do Not Track Linguistic Input as Closely as Language-Selective Regions Blank Idan A., Fedorenko Evelina. The Journal of Neuroscience.2017;37(41). CrossRef
  4. A functional dissociation between language and multiple-demand systems revealed in patterns of BOLD signal fluctuations Blank Idan, Kanwisher Nancy, Fedorenko Evelina. Journal of Neurophysiology.2014;112(5). CrossRef
  5. Response to Skeide and Friederici: the myth of the uniquely human ‘direct’ dorsal pathway Bornkessel-Schlesewsky Ina, Schlesewsky Matthias, Small Steven L., Rauschecker Josef P.. Trends in Cognitive Sciences.2015;19(9). CrossRef
  6. Elements of information theory Cover T. M, Thomas J. A. John Wiley & Sons; 2012.
  7. Language and thought are not the same thing: evidence from neuroimaging and neurological patients Fedorenko Evelina, Varley Rosemary. Annals of the New York Academy of Sciences.2016;1369(1). CrossRef
  8. New Method for fMRI Investigations of Language: Defining ROIs Functionally in Individual Subjects Fedorenko Evelina, Hsieh Po-Jang, Nieto-Castañón Alfonso, Whitfield-Gabrieli Susan, Kanwisher Nancy. Journal of Neurophysiology.2010;104(2). CrossRef
  9. Functional specificity for high-level linguistic processing in the human brain Fedorenko E., Behr M. K., Kanwisher N.. Proceedings of the National Academy of Sciences.2011;108(39). CrossRef
  10. Language-Selective and Domain-General Regions Lie Side by Side within Broca’s Area Fedorenko Evelina, Duncan John, Kanwisher Nancy. Current Biology.2012;22(21). CrossRef
  11. Neural correlate of the construction of sentence meaning Fedorenko Evelina, Scott Terri L., Brunner Peter, Coon William G., Pritchett Brianna, Schalk Gerwin, Kanwisher Nancy. Proceedings of the National Academy of Sciences.2016;113(41). CrossRef
  12. Good-enough representations in language comprehension Ferreira F, Bailey K. G, Ferraro V. Current Directions in Psychological Science.2002;11(1).
  13. The Brain Basis of Language Processing: From Structure to Function Friederici Angela D.. Physiological Reviews.2011;91(4). CrossRef
  14. Quantitative methods in syntax/semantics research: A response to Sprouse and Almeida (2013) Gibson Edward, Piantadosi Steven T., Fedorenko Evelina. Language and Cognitive Processes.2013;28(3). CrossRef
  15. MUC (Memory, Unification, Control) and beyond Hagoort Peter. Frontiers in Psychology.2013;4. CrossRef
  16. On Broca, brain, and binding: a new framework Hagoort Peter. Trends in Cognitive Sciences.2005;9(9). CrossRef
  17. Expectation-based syntactic comprehension Levy Roger. Cognition.2008;106(3). CrossRef
  18. Reliable individual-level neural markers of high-level language processing: A necessary precursor for relating neural variability to behavioral and genetic variability Mahowald Kyle, Fedorenko Evelina. NeuroImage.2016;139. CrossRef
  19. The Cortical Organization of Syntax Matchin William, Hickok Gregory. Cerebral Cortex.2019;30(3). CrossRef
  20. A robust dissociation among the language, multiple demand, and default mode networks: Evidence from inter-region correlations in effect size Mineroff Zachary, Blank Idan Asher, Mahowald Kyle, Fedorenko Evelina. Neuropsychologia.2018;119. CrossRef
  21. Composition is the Core Driver of the Language-selective Network Mollica Francis, Siegelman Matthew, Diachek Evgeniia, Piantadosi Steven T., Mineroff Zachary, Futrell Richard, Kean Hope, Qian Peng, Fedorenko Evelina. Neurobiology of Language.2020;1(1). CrossRef
  22. Cortical representation of the constituent structure of sentences Pallier C., Devauchelle A.-D., Dehaene S.. Proceedings of the National Academy of Sciences.2011;108(6). CrossRef
  23. Functionally distinct language and Theory of Mind networks are synchronized at rest and during language comprehension Paunov Alexander M., Blank Idan A., Fedorenko Evelina. Journal of Neurophysiology.2019;121(4). CrossRef
  24. High-level language processing regions are not engaged in action observation or imitation Pritchett Brianna L., Hoeflin Caitlyn, Koldewyn Kami, Dechter Eyal, Fedorenko Evelina. Journal of Neurophysiology.2018;120(5). CrossRef
  25. A new fun and robust version of an fMRI localizer for the frontotemporal language system Scott Terri L., Gallée Jeanne, Fedorenko Evelina. Cognitive Neuroscience.2016;8(3). CrossRef
  26. Left inferior frontal cortex and syntax: function, structure and behaviour in patients with left hemisphere damage Tyler Lorraine K., Marslen-Wilson William D., Randall Billi, Wright Paul, Devereux Barry J., Zhuang Jie, Papoutsi Marina, Stamatakis Emmanuel A.. Brain.2011;134(2). CrossRef
  27. The Response of Left Temporal Cortex to Sentences Vandenberghe R., Nobre A. C., Price C. J.. Journal of Cognitive Neuroscience.2002;14(4). CrossRef