Neuroteadlased on uurinud keelekeskusi aastakümneid kaudsete meetodite, näiteks verevoolu muutusi jälgivate skaneeringute abil. Kuigi taolised salvestused annavad ülevaate tervete ajupiirkondade ühisest üminast, pole võimalik öelda, mida iga üksik laulja parajasti teeb. Varasemalt valitseski seetõttu teadlaste seas arusaam, et keel kujutab endast suurte ajupiirkondade hajusa ja globaalse koostöö tulemust.
Parema pildi saamiseks lõikasid Massachusettsi Üldhaigla ja Harvardi Meditsiinikooli teadlased kasu praeguseks tavapäraseks saanud meditsiinilist protseduurist, mille käigus paigaldavad arstid kaheksa epilepsiahaige ajju hoogude mikroskoopilised elektroodid. Nii avanes uurijatel haruldane võimalus kuulata pealt otsmiku- ja oimusagara rakkude omavahelist suhtlust otse sündmuskohal.
Jälgimisperioodil palusid teadlased patsientidel vabalt rääkida ja vastata argiküsimustele, vältides niimoodi päheõpitud tekstide mahalugemist. Nii salvestasid teadlased reaalajas üle 10 000 sõna ja tuhandete lausete jagu loomulikku kõnet.
Kogutud andmed tõid nähtavale äärmiselt selge tööjaotuse, mis koondub valdavalt aju vasakusse poolkerra. Paistab, et rakkude tasandil ei lähe sõnade tähendus ja grammatika omavahel segamini, sest enamik neuroneid tegeleb eelistatavalt vaid ühega nendest valdkondadest. Leidub kindlaid rakke, mis keskenduvad sõna semantikale ehk sisulisele tähendusele, samas kui nende naabrid hoolitsevad ainult lauseehituse reeglite ehk süntaksi eest.
Uurijad panid tähele, et ligi kümnendik jälgitud neuronitest aktiviseerus spetsiifiliselt sõnaliikide peale. Teiste rakkude ainsaks mureks oli aga määrata, kas sõna on lauses alus või sihitis. Taoline mikrotasandi killustatus annab ajule võimekuse konstrueerida lennult ja väsimatult uusi ning ainukordseid lauseid.
Keele sügavama struktuuri analüüsiks appi võetud suured keelemudelid tõid masinate ja bioloogia vahel väljas üllatava sarnasuse. Ilmnes, et nii algoritmid kui ka elusad närvirakud töötavad üsna sarnasel põhimõttel, pidades arvet vestluse laiema konteksti üle. Järgmise sõna tähenduse ja grammatilise vormi täpseks ennustamiseks hoiavad aju grammatikaspetsialistid enamasti meeles viit eelnevalt välja öeldud sõna.
Süsteemis valitsev kord tuleb eriti teravalt esile siis, kui võrrelda pisikese mõne mikromeetri suuruse raku tegevust tema vahetu ümbruse elektrilise taustafooniga. Kuigi kitsalt spetsialiseerunud neuron jälgib fookustatult ainult sõna tähendust, ei pruugi seda ümbritsev koetükk sama teha. Rakkude rühma ühine elektriline laine analüüsib sageli sootuks teisi keele tahke, näiteks lause rütmi või fraaside õigeaegseid lõppe.
Olukord meenutab veidi logisevat riigiasutust, kus iga ametnik teeb oma toas küll täppistööd, ent keegi ei saa aru, kuidas kogu paberimajandus lõpuks ladusalt kodanikuni jõuab. Saksamaa Max Plancki instituudi neuropsühholoogi Angela Friederici hinnangul jääbki seetõttu esialgu vastuseta küsimus, mil viisil nendest rangelt eraldatud keeleklotsidest sekundi murdosa jooksul voolav ja arusaadav kõne sünnib. Üksikute rakkude info sünkroniseerimise ja ühildamise mehhanism pakub uurijatele edaspidi seetõttu ohtralt peamurdmist.
Kaugeleulatuvate järelduste tegemisel sunnib ettevaatlikkusele ka uuringu suhteliselt lühikene vaatlusperiood. Uurijad salvestasid ajutegevust üsna piiratud aja vältel, mistõttu ei tea teadlased praegu, kas üksikud rakud tööülesanded täidavad terve inimese eluea vältel samu ülesandeid. Varasemad loomkatsed viitavad võimalusele, et ajukoores toimub pidev esindatuse triiv ehk keeleline spetsialiseerumine mängitakse kuude või aastate möödudes rakkude vahel järjest ümber.
Tehnilistest ja filosoofilistest küsimustest hoolimata võivad saadud rakutasandit piiditavad teadmised ehitada tugeva vundamendi meditsiinitehnoloogia hüppeliseks arenguks. Aju grammatikaüksuste asukoha ja töömeetodite tundmine aitaks näiteks inseneridel tulevikus arendada kordades täpsemaid aju ja arvutit ühendavaid seadmeid.
Massachusettsi üldhaigla neurokirurg Ziv Williams oli kolleegidega tööd kokkuvõttes lootusrikas, et just sellised detailsed ajuatlased teevad lõpuks võimalikuks inimeste keerukate mõtete lugemise otse neuronite pealt. Täiustatud liideste abil saaks meedikud taastada suhtlusvõime patsientidel, kes on kõneoskuse raske haiguse või füüsilise trauma tõttu sootuks kaotanud.
Töörühm kirjutab oma avastusest ajakirjas Nature.