Μια πρωτοποριακή μελέτη που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature Communications δείχνει ότι η χρονική δομή με την οποία ο ανθρώπινος εγκέφαλος κατανοεί τη φυσική γλώσσα αντιστοιχεί στην ιεραρχία των επιπέδων (layers) των μεγάλων γλωσσικών μοντέλων (LLMs), όπως το GPT-2 και το Llama-2.Η έρευνα αποκαλύπτει ότι τα βαθύτερα επίπεδα των μοντέλων AI ταιριάζουν με μεταγενέστερες νευρικές αποκρίσεις στον εγκέφαλο, ιδιαίτερα σε περιοχές υψηλού επιπέδου όπως η περιοχή του Broca.

Πώς έγινε η έρευνα

Ερευνητές από το Εβραϊκό Πανεπιστήμιο της Ιερουσαλήμ (επικεφαλής ο Δρ. Ariel Goldstein), το Πανεπιστήμιο Princeton και την Google Research κατέγραψαν την εγκεφαλική δραστηριότητα 9 ασθενών με επιληψία χρησιμοποιώντας ηλεκτροκορτικογραφία (ECoG) — μια τεχνική υψηλής χρονικής και χωρικής ακρίβειας με ηλεκτρόδια απευθείας πάνω στον φλοιό του εγκεφάλου.Οι συμμετέχοντες άκουγαν μια αφήγηση διάρκειας 30 λεπτών. Ταυτόχρονα, οι επιστήμονες εξήγαγαν contextual embeddings από όλα τα επίπεδα των LLMs και δημιούργησαν γραμμικά μοντέλα που προσπαθούσαν να προβλέψουν τη νευρική δραστηριότητα σε διάφορες χρονικές καθυστερήσεις (από -2 έως +2 δευτερόλεπτα γύρω από κάθε λέξη). 

Kύρια ευρήματα

• Υπάρχει ισχυρή συσχέτιση ανάμεσα στο βάθος του επιπέδου του μοντέλου και στη χρονική στιγμή της μέγιστης νευρικής απόκρισης.
• Στην περιοχή του κάτω μετωπιαίου γύρου (IFG / Broca) η συσχέτιση έφτασε το r = 0.85.
• Το ίδιο μοτίβο παρατηρήθηκε και σε άλλες γλωσσικές περιοχές (π.χ. πρόσθιος άνω κροταφικός γύρος και κροταφικός πόλος).
• Τα LLMs ξεπέρασαν σημαντικά τα παραδοσιακά συμβολικά μοντέλα (φωνήματα, μορφήματα, συντακτικές δομές κ.ά.) στην πρόβλεψη της εγκεφαλικής δραστηριότητας.

Τι σημαίνει αυτό;

Ο εγκέφαλος δεν φαίνεται να επεξεργάζεται τη γλώσσα με άκαμπτους, προκαθορισμένους κανόνες, αλλά μέσα από μια σταδιακή, ιεραρχική συσσώρευση νοήματος με την πάροδο του χρόνου — ακριβώς όπως κάνουν τα σύγχρονα μεγάλα γλωσσικά μοντέλα.Όπως εξηγεί ο Δρ. Ariel Goldstein:

«Αυτό που είναι εντυπωσιακό είναι πόσο στενά η χρονική πορεία οικοδόμησης νοήματος στον εγκέφαλο μοιάζει με την ακολουθία μετασχηματισμών μέσα στα μεγάλα γλωσσικά μοντέλα, παρόλο που εγκέφαλος και AI είναι κατασκευασμένα με εντελώς διαφορετικό τρόπο.»Η μελέτη δημοσιεύτηκε στις 26 Νοεμβρίου 2025 και οι ερευνητές έθεσαν δημόσια στη διάθεση της επιστημονικής κοινότητας το πλήρες σύνολο δεδομένων (νευρικές καταγραφές + γλωσσικές αναπαραστάσεις) ως νέο benchmark για τη μελέτη της γλωσσικής επεξεργασίας.

Πηγή: Goldstein, A., Ham, E., Schain, M. et al. Temporal structure of natural language processing in the human brain corresponds to layered hierarchy of large language models. Nature Communications 16, 10529 (2025).