Логика без слов: мозг доказал независимость мышления от языка

Учёные показали, что взрослому человеку для логического мышления не обязательно использовать языковые системы мозга. Исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences, объединило данные функциональной МРТ и наблюдения за людьми с тяжёлой афазией — нарушением речи и понимания языка после повреждения мозга.

Вопрос о связи языка и мышления обсуждается философами и когнитивными учёными много веков. Человек использует как минимум два важных вида логики. Индуктивное рассуждение помогает вывести общее правило из нескольких примеров, а дедуктивное — получить частный вывод из известных посылок. Поскольку язык способен выражать сложные иерархические смыслы, некоторые теории предполагают, что и сложное мышление строится непосредственно на языковых представлениях. Иными словами, мозг якобы сначала «проговаривает» мысль про себя, а уже потом делает вывод.

Команда Hope Kean и Evelina Fedorenko из MIT проверила эту идею в два этапа. Сначала исследователи просканировали мозг 29 здоровых взрослых. У каждого участника отдельно определили языковую сеть: люди читали обычные предложения и списки произносимых, но бессмысленных слов.

Затем добровольцы решали три типа задач. В тесте на индукцию нужно было найти математическое или структурное правило, превращающее один ряд чисел в другой. В дедуктивном тесте участники оценивали силлогизмы — проверяли, следует ли конкретный вывод из двух посылок. Третья задача была связана с матрицами: требовалось найти лишний элемент среди геометрических узоров.

Сканирование показало: языковая сеть активно включалась при чтении, но почти не реагировала на логические задачи. Индуктивное и матричное мышление задействовало так называемую сеть множественных требований — универсальную систему мозга, которая помогает решать сложные целенаправленные задачи. Дедукция пошла другим маршрутом и активировала отдельные области лобной и теменной долей. Похоже, у разных типов логики действительно есть собственные нейронные пути.

Второй этап был важнее первого. Два человека с обширным повреждением левого полушария и тяжёлой афазией выполняли невербальные версии тестов на индукцию и матрицы. Силлогизмы им не предложили, поскольку они требуют чтения и понимания сложных предложений. Результаты сравнили с показателями 40 здоровых взрослых.

Несмотря на серьёзные нарушения речи и грамматики, участники с афазией справились с задачами на поиск правил с результатом 76% и 98%. В тесте на геометрические матрицы оба решили подавляющее большинство заданий и показали результат выше среднего для своей возрастной группы. Это означает, что сохранная языковая система не является обязательным условием для сложного логического мышления у взрослых.

Исследователи подчёркивают: речь и мышление не отрезаны друг от друга. Язык помогает сообщать мысли другим людям и может удерживать информацию, когда задача становится слишком сложной для рабочей памяти. Но формальная логика, по крайней мере у взрослых, не обязана существовать в форме внутреннего монолога.

У работы есть ограничения. В эксперименте участвовали всего два человека с настолько тяжёлой, но избирательной афазией и сохранным общим интеллектом. Такие случаи редки, поэтому результаты ещё предстоит проверить на большей группе и на других видах логических задач. Кроме того, исследование проводилось только со взрослыми. Пока неизвестно, нужна ли речь ребёнку для первоначального формирования логических схем, даже если во взрослом возрасте язык и логика работают относительно независимо.

Вывод важен не только для науки о мозге, но и для исследований искусственного интеллекта. Большие языковые модели, включая ChatGPT и Claude, учатся предсказывать текст и выдают ответы в текстовой форме, однако способны имитировать некоторые виды рассуждений. Сравнение человеческой и машинной архитектуры может помочь понять, почему такие системы иногда решают логические задачи, а иногда уверенно ошибаются. В будущем Hope Kean планирует изучать причинную роль отдельных мозговых сетей с помощью неинвазивной нейромодуляции — методов временного изменения активности мозга слабой электрической или магнитной стимуляцией.