研究揭示了非语言演绎推理的大脑基础

我们经常用语言表达我们的想法，以交流想法，提出论点或做出决定。但是这些想法在大脑中采用什么格式和结构呢?在哲学、心理学和神经科学领域，围绕这个问题仍然存在许多未知数，目前尚不清楚思想是在头脑中通过心理模型(例如图像)还是通过类似于控制语言的结构和规则来表示。

为了在这个问题上取得进展，UPF大脑与认知中心和其他合作中心的研究人员首次探索了仅观察到引起逻辑推理的视觉场景时激活的大脑区域。

这项研究题为“看到推论：非语言演绎的大脑动力学和动眼神经特征”，最近发表在《科学报告》上。由Ana Martín(UPF和巴黎高等师范学院)领导，它拥有许多国际研究人员(来自法国Neurospin认知神经成像部门的Christophe Pallier;来自米兰比可卡大学的Carlo Reverberi和Aldo Solari)，以及来自大脑和认知中心的其他研究人员Luca Bonatti(ICREA-UPF)或Luca Filippin。

该研究分析了日常情况下发生的自发逻辑过程，以根据特定信息或数据得出结论。例如，如果我们记得买了橙子和苹果，打开冰箱时只看到橙子，我们推断苹果已经被吃掉了。

到目前为止，演绎推理主要在神经科学领域进行口头研究，即研究人员对口头信息或文本进行推理时发生的大脑反应进行了分析。然而，这项研究采用了一种新颖的方法，并使用图像(即非语言范式)来分析演绎推理，使其成为神经科学领域的开创性研究。

安娜·马丁(Ana Martín)将这项研究的开创性总结如下：“这是第一次，基本思维单位是在行为层面和通过大脑图像进行研究的，而无需诉诸口头任务。观察当我们呈现与演绎过程兼容的视觉内容时，哪些大脑结构会激活，可以为我们表达思想的格式提供线索。

两个实验来检查演绎过程中的脑功能和瞳孔扩张

为了检查演绎过程中的大脑功能和瞳孔扩张，该研究使用了由50人组成的样本，与他们进行了两种不同类型的实验，两者都具有共同的基础。在这两种情况下，参与者都看到了两个物体出现在舞台上的图像(例如球和蛇)。

然后这些物体被一个遮挡器覆盖，其中一个被杯子舀起，没有透露它的身份，这意味着两个物体中的任何一个，但不是两个，都可以在杯子里。参与者被要求使用有关另一个物体的信息来推断哪个物体隐藏在杯子中。

基于简单逻辑的实验：析取三段论(如果 A 为假，则 B 为真)

这种方法采用一个简单的推理规则，即所谓的析取三段论，它需要几个备选方案(例如A或B)，并且通过消除过程来确定哪个选项是正确的(如果不是A，那么B)。这种基于视觉输入的范式可用于理解任何年龄的演绎过程，即使在尚未学会说话的婴儿中也是如此。

事实上，参与这项研究的研究人员已经在之前的一项研究中验证了这一范式，该研究也是在UPF进行的，针对12至18个月的婴儿和成年人，并于2018年发表在《科学》杂志上。

在第一个实验中，在演绎过程的不同阶段分析了脑功能，即表示不同的选项并发生演绎消除过程。激活模式在不同阶段是不同的，这表明与替代可能性的形成相关的心理表征与结论结束不确定性的时刻相关的表征不同。

此外，在推断的那一刻，这项研究观察到与使用语言任务的研究相关的大脑部分有许多相似之处。在这两种情况下，参与的区域在左半球形成前额叶和顶叶网络。这表明，在所有形式的推理(语言和非语言)中，这些区域在逻辑推理中起着至关重要的作用。

然而，马丁警告说，这并不意味着大脑在进行演绎过程时遵循语言规则。根据马丁的说法：“并不是说推理是语言上的;相反，它是比通常认为的更依赖于逻辑过程的语言。这里显示的证据有助于阐明在没有语言的情况下基本逻辑推理的神经机制。

当图像模棱两可时，瞳孔扩张更多并触发演绎过程

在第二个实验中，重点转移到分析瞳孔的反应上，这是看到这些图像时各种认知过程的标志。

第二个测试证实，在个体观察到与分离兼容的未知物体(例如，可能是球或蛇)的情况下，瞳孔比与人已经看到的物体相容的情况下变得更加扩张。当进行推理时，相对于没有必要或由于缺乏证据而无法执行时，瞳孔也会扩张更多。

未来挑战：从生命的最初阶段理解思维过程的结构及其发展

简而言之，这项关于基于运动图像的演绎推理的开创性研究，通过使用简单的析取三段论的方法，为人类思想是如何表现的提供了进一步的见解。

对马丁来说，这些发现只是冰山一角。她目前正在研究其他范式，旨在更好地了解思维过程的结构及其从生命的最早阶段开始的发展。另一个未来的挑战涉及“在其他物种中适应和验证这种类型的材料，以确定它们是否使用逻辑机制来解决自然界中可能发生的模糊情况。事实上，在某些猿类和乌鸦中已经观察到与分离消除相容的行为。