Probrání si obtížného problému může některým lidem pomoci uspořádat si myšlenky. Podle kognitivních neurovědců z McGovernova institutu pro výzkum mozku při MIT však jazyk sám o sobě není pro logické uvažování nezbytný.

Ve studii nedávno zveřejněné v časopise PNAS tým vedený Evelinou Fedorenkovou, docentkou mozkových a kognitivních věd na MIT, zjistil, že lidé dokážou úspěšně řešit problémy vyžadující logické uvažování, i když jsou jejich jazykové schopnosti výrazně omezené. Techniky zobrazování mozku rovněž ukázaly, že oblasti odpovědné za zpracování jazyka se během logického uvažování neaktivují.

Jsou jazyk a myšlení skutečně propojeny?

Po tisíciletí filozofové, lingvisté a kognitivní vědci diskutují o tom, zda je jazyk pro myšlení nepostradatelný. Mnozí zastávají názor, že lidé používají jazyk jako nástroj k myšlení. Hope Kean, postdoktorandka a bývalá stážistka v Centru integrativní výpočetní neurovědy (ICoN) K. Lisy Yangové v laboratoři Eveliny Fedorenko, říká, že existují pádné důvody domnívat se, že jazyk a logika mohou být úzce propojeny. „Abstraktní myšlení vykazuje charakteristiky, které jsou velmi podobné jazyku,“ říká Keanová a poukazuje na strukturální podobnosti. „Myšlenku lze rozložit na dílčí složky – jako na drobné atomy logických výpovědí – a hierarchicky je kombinovat, aby vznikla složitější strukturovaná pravidla – podobně jako v jazyce.“

Kean a Fedorenko, který je rovněž výzkumníkem v McGovernově institutu, však měli podezření, že mozek možná odděluje komunikaci logického myšlení od samotného logického myšlení. Lidé se při popisu problému, diskusi o možných řešeních nebo vysvětlování toho, jak dospěli k závěru, silně spoléhají na jazyk. Základní proces logického myšlení však může záviset na jiném mozkovém systému. „Existují aspekty myšlení, které jak se zdá, přesahují některé hranice jazyka,“ vysvětlil Kean. Logické myšlení často vyžaduje úroveň přesnosti, kterou běžný jazyk neposkytuje. Jazyk se navíc odvíjí v lineární posloupnosti, slovo po slově, zatímco dosažení logického závěru může vyžadovat zohlednění více informací způsobem, který není tak lineární.

Testování logického uvažování bez jazyka

Tyto otázky vedly Keana k tomu, aby prozkoumal, jak mozek ve skutečnosti provádí logické uvažování. Výzkum tohoto tématu je náročný, protože vědci pracující s lidskými subjekty se obvykle spoléhají na jazyk, aby vysvětlili úkoly a získali odpovědi. Fedorenkova skupina našla způsob, jak tuto překážku obejít, a to díky spolupráci s Rosemary Varleyovou, neurovědkyní z University College London, která se zabývá získanými poruchami řeči, a jejím týmem.

Vědci studovali dva jedince, kteří utrpěli cévní mozkovou příhodu, která poškodila oblasti mozku zodpovědné za zpracování jazyka. Oba měli značné potíže s porozuměním a produkcí řeči. Aby otestovali logické uvažování nezávisle na jazyku, vyvinuli vědci logické hry zaměřené na čísla a vizuální vzory. V jednom úkolu byly účastníkům předloženy dva seznamy čísel a jejich úkolem bylo identifikovat skryté pravidlo, podle kterého se jeden seznam proměnil v druhý. Takové pravidlo mohlo například spočívat v obrácení číslic nebo odstranění čísel nad určitou hodnotou. Po identifikaci pravidla ho účastníci museli aplikovat na nové příklady. V jiném úkolu byla účastníkům předložena sada geometrických vzorů. Poté museli vybrat vzor, který správně doplňoval mřížku.

Čím obtížnější hádanky byly, tím jasněji výsledky ukazovaly, že jazyk není pro tuto formu logického uvažování nezbytný. Účastníci s těžkými poruchami řeči si vedli stejně dobře jako kontrolní skupina. Dokonce byli schopni sdělit pravidla, která objevili, pomocí gest nebo náčrtků. „To skutečně převrací teorii, která tvrdí, že symbolická indukce pravidel je bez jazykových dovedností nemožná,“ říká Kean.

Skeny mozku odhalují oddělení logiky a jazyka

Vědci také zkoumali, co se děje v mozcích zdravých dospělých při řešení logických problémů. Účastníci přišli na MIT na sérii MRI skenů, během nichž byly zaznamenávány vzorce mozkové aktivity při plnění různých úkolů. Některé úkoly spočívaly v logických hádankách. Jiné byly speciálně navrženy tak, aby identifikovaly oblasti mozku u každého účastníka zodpovědné za zpracování jazyka. Samostatná sada úkolů mapovala takzvanou „síť s více požadavky“ – distribuovaný mozkový systém, který podporuje řešení složitých problémů.

Neurotypický účastníci řešili logické hádanky podobné těm, které byly předloženy účastníkům s poruchami řeči. Řešili také úlohy vyžadující syllogistické uvažování. Tyto úkoly využívaly „pokud-pak“ tvrzení, jako například: „Pokud je míč červený, pak je velký. Míč je červený. Je míč velký?“ Vědci upravili úroveň obtížnosti hádanek, aby zjistili, které oblasti mozku se stávají aktivnějšími s rostoucí kognitivní zátěží. Rovněž porovnávali mozkovou aktivitu v situacích, kdy účastníci museli odhalit skryté pravidlo, s aktivitou při pouhém použití již daného pravidla.

Snímky odhalily jasný rozdíl mezi jazykem a logikou. Jazykový systém mozku nebyl aktivován ani během induktivního uvažování (když účastníci identifikovali skrytá pravidla), ani během deduktivního uvažování (když hodnotili platnost syllogistických závěrů). Zjištění týkající se „sítě pro víceúrovňové požadavky“ byla neočekávanější. Vědci předpokládali, že tato síť bude hrát důležitou roli v logickém uvažování. Ačkoli se aktivovala během induktivního uvažování, nezdálo se, že by se podílela na deduktivním uvažování. Keanová tento poznatek dále zkoumá ve svém probíhajícím výzkumu. Pro Fedorenka a Keanovou představují tyto výsledky silný důkaz toho, že jazyk a logika jsou v mozku založeny na odlišných systémech. Výsledky rovněž navazují na dřívější práci z Fedorenkovy laboratoře, která ukázala, že jiné formy myšlení – včetně kategorizace objektů a sociálního myšlení – nejsou závislé na jazyku.

Jakou roli hrají v myšlení vnitřní biologické hodiny?

Zároveň tyto výsledky vyvolávají zajímavou otázku pro chronobiologii: Pokud se logické myšlení odehrává nezávisle na jazyku ve vlastních mozkových sítích, mohl by jeho výkon být ovlivněn také biologickými hodinami. Pozornost, soustředění a kognitivní výkon podléhají přirozeným výkyvům v průběhu dne a jsou ovlivňovány mimo jiné cyklem spánku a bdění, hormony, jako jsou melatonin a kortizol, a chronotypem daného jedince. Lidé proto mohou podávat odlišné výkony v závislosti na denní době, i když jejich základní schopnosti zůstávají nezměněny. Tato studie tento časový vliv nezkoumala. Budoucí výzkum by však mohl objasnit, zda mozkové sítě odpovědné za logické myšlení podléhají také určitým denním výkyvům a zda lze složité myšlenkové úkoly snadněji nebo efektivněji vykonávat v určitých časech.

Co výsledky znamenají pro afázii

Tento výzkum by mohl mít významné důsledky pro to, jak lidé chápou získané poruchy řeči, jako je afázie. Odborníci, kteří pracují s lidmi s afázií, již dlouho vědí, že ztráta jazykových schopností není synonymem ztráty inteligence. Člověk s afázií může stále rád hrát šachy, luštit sudoku nebo spravovat rodinné finance. Někteří lidé však mylně interpretují komunikační potíže jako příznaky kognitivních problémů.

„Tento výzkum přispívá k rostoucímu množství studií, které ukazují, že i lidé s těžkou afázií si mohou zachovat schopnost abstraktního logického uvažování – což je charakteristický rys našeho druhu,“ uvedl Fedorenko. „Měli bychom i nadále vzdělávat veřejnost v tom, že jazykové potíže – ať už jsou způsobeny afázií, poruchami řeči a jazyka, jako je koktání, nebo u těch, jejichž mateřským jazykem není angličtina – nejsou ukazatelem toho, jak inteligentní nebo schopný někdo je.“

Potenciální poznatek pro umělou inteligenci

Tyto poznatky by mohly mít dopad i na umělou inteligenci. Velké jazykové modely, jako jsou ChatGPT a Claude, jsou trénovány výhradně na textu a jako výstup poskytují text, přesto dokážou přesvědčivě simulovat určité formy lidského myšlení.

Lidský mozek zřejmě funguje jinak. U lidí jsou jazyk a abstraktní logické myšlení oddělené procesy. Podle Keanové by zkoumání rozdílů mezi lidským myšlením a fungováním velkých jazykových modelů mohlo poskytnout užitečné poznatky pro vývoj budoucích systémů umělé inteligence.

Přesné pochopení toho, jak lidský mozek dochází k závěrům, zůstává otevřenou oblastí výzkumu. Keanová to popisuje jako novou hranici v geografii myšlení – a je odhodlána ji prozkoumat.