我们经常用文字表达我们的想法，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，并不清楚思想是通过心智模型(例如图像)还是通过类似于支配语言的结构和规则来表示的。为了在这个问题上取得进展，来自 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在观察到引发逻辑推理的视觉场景时激活的大脑区域。
这项名为 “Seeing inferences: brain dynamics and oculomotor signatures of non-verbal deduction ”的研究最近发表在《科学报告》杂志上。由 Ana Martín (UPF 和巴黎高等师范学院)领导，它有许多国际研究人员(Christophe Pallier，来自法国 Neurospin 认知神经成像部门; Carlo Reverberi 和 Aldo Solari，来自米兰比可卡大学)，与大脑和认知中心的其他研究人员一起，如 Luca Bonatti (ICREA-UPF) 或 Luca Filippin。
Ana Martín(大脑与认知中心，UPF)：“这是第一次在行为层面和通过大脑意象研究思维的基本单位，而无需求助于口头任务”
该研究分析了日常生活中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，但当我们打开冰箱时只看到橙子，我们就可以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，即研究人员基于对口头信息或文本进行推理时发生的大脑反应的分析。然而，这项研究采用了一种新颖的方法，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：“这是第一次在行为层面和通过大脑意象研究思想的基本单位，而不是借助于语言任务。当我们呈现与演绎过程兼容的视觉内容时，观察哪些大脑结构会被激活，可能会为我们表达思想的方式提供线索。”
两个实验来检验推理过程中的脑功能和瞳孔放大
为了在演绎过程中检查大脑功能和瞳孔扩张，该研究使用了一个由 50 人组成的样本，对他们进行了两种不同类型的实验，两者都有共同的基础。在这两种情况下，参与者都会看到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封堵器覆盖，一个被杯子舀起来但没有透露它的身份，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。要求参与者使用有关其他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，B为真)
这种方法采用简单的推理规则，即所谓的析取三段论，它需要多个备选选项(例如 A 或 B)，并通过排除法确定哪个选项为真(如果不是 A，则为 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，甚至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，该研究也在 UPF 进行，对象为 12 至 18 个月大的婴儿和成人，并于 2018 年发表在《科学》杂志上。
Ana Martín：“并不是说推理是语言性的;相反，它是一种比一般公认的更依赖于逻辑过程的语言”
在第一个实验中，大脑功能在演绎过程的不同阶段进行了分析，即当出现不同的选项并发生演绎消除过程时。不同阶段的激活模式不同，表明与备选可能性形成相关的心理表征不同于与结论结束不确定性时刻相关的表征。
此外，在推理的那一刻，这项研究观察到大脑中激活的部分与使用语言任务的研究有许多相似之处。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。Martín 说：“并不是说推理是语言的;相反，它是比一般公认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。”
当图像模糊并触发演绎过程时，瞳孔会放大更多
在第二个实验中，重点转移到分析瞳孔的反应，瞳孔是看到这些图像时各种认知过程的标记。这第二个测试证实，在个人观察未知物体的情况下，瞳孔变得更加扩张，与析取相容(例如，它可能是球或蛇)，而不是该人已经看到的物体。相对于不需要或由于缺乏证据而无法进行推理时，进行推理时瞳孔也会放大更多。
未来的挑战：了解思维过程的结构及其从生命最初阶段的发展
简而言之，这项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，进一步深入了解人类思想是如何表达的。
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，旨在更好地理解思维过程的结构及其从生命最初阶段的发展。未来的另一个挑战涉及“在其他物种中改编和验证此类材料，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棱两可的情况。” 事实上，在某些类人猿和乌鸦(喀里多尼亚)中已经观察到与析取消除兼容的行为。
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