At tale om et vanskeligt problem kan hjælpe nogle mennesker med at få styr på deres tanker. Ifølge kognitive neuroforskere ved MIT’s McGovern Institute for Brain Research er sproget i sig selv imidlertid ikke en forudsætning for logisk tænkning.

I en undersøgelse, der for nylig blev offentliggjort i tidsskriftet PNAS, fandt et team ledet af Evelina Fedorenko, lektor i hjerne- og kognitionsvidenskab ved MIT, at mennesker med succes kan løse problemer, der kræver logisk tænkning, selv når deres sprogfærdigheder er alvorligt nedsat. Hjerneafbildningsteknikker viste også, at de områder, der er ansvarlige for sprogbehandling, ikke aktiveres under logisk tænkning.

Er sprog og tænkning virkelig forbundet?

I årtusinder har filosoffer, sprogforskere og kognitionsforskere debatteret, om sprog er uundværligt for tænkning. Mange er af den opfattelse, at mennesker bruger sprog som et redskab til at tænke. Hope Kean, postdoktor og tidligere stipendiat ved K. Lisa Yang Integrative Computational Neuroscience (ICoN) Center i Fedorenkos laboratorium, siger, at der er plausible grunde til at tro, at sprog og logik kan være tæt forbundet. »Abstrakt tænkning udviser karakteristika, der ligner sproget meget,« siger Kean og peger på strukturelle ligheder. »Man kan opdele en tanke i underkomponenter – som små atomer af logiske udsagn – og kombinere dem hierarkisk for at danne mere komplekse, strukturerede regler – ligesom i sproget.«

Ikke desto mindre havde Kean og Fedorenko, der også er forsker ved McGovern Institute, en mistanke om, at hjernen måske adskiller kommunikationen af logisk tænkning fra selve den logiske tænkning. Mennesker er stærkt afhængige af sproget, når de beskriver et problem, diskuterer mulige løsninger eller forklarer, hvordan de nåede frem til en konklusion. Den underliggende proces i logisk tænkning kan dog afhænge af et andet hjernesystem. »Der er aspekter af tænkningen, der synes at gå ud over nogle af sprogets begrænsninger,« forklarede Kean. Logisk tænkning kræver ofte en grad af præcision, som dagligsproget ikke kan levere. Sproget udfolder sig også i en lineær rækkefølge, ét ord ad gangen, mens det at nå frem til en logisk konklusion kan kræve, at man tager højde for flere stykker information på en måde, der er mindre lineær.

Test af logisk tænkning uden sprog

Disse spørgsmål fik Kean til at undersøge, hvordan hjernen rent faktisk udfører logisk tænkning. Det er en udfordring at forske i dette emne, fordi forskere, der arbejder med menneskelige forsøgspersoner, typisk er afhængige af sprog for at forklare opgaver og indhente svar. Fedorenkos gruppe fandt en måde at omgå denne hindring på ved at samarbejde med Rosemary Varley, en neurovidenskabsmand ved University College London, der studerer erhvervede sprogforstyrrelser, og hendes team.

Forskerne undersøgte to personer, der havde fået et slagtilfælde, som havde beskadiget de områder af hjernen, der er ansvarlige for sprogbehandling. Begge havde betydelige vanskeligheder med at forstå og producere sprog. For at teste logisk tænkning uafhængigt af sprog udviklede forskerne logiske spil, der fokuserede på tal og visuelle mønstre. I en opgave blev deltagerne vist to lister med tal og skulle identificere den skjulte regel, som den ene liste blev omdannet til den anden efter. En sådan regel kunne for eksempel indebære at vende cifrene om eller fjerne tal over en bestemt værdi. Efter at have identificeret reglen skulle deltagerne anvende den på nye eksempler. I en anden opgave blev deltagerne præsenteret for en samling geometriske mønstre. De skulle derefter vælge det mønster, der korrekt fuldendte gitteret.

Jo sværere gåderne blev, desto tydeligere viste resultaterne, at sprog ikke var nødvendigt for denne form for logisk tænkning. Deltagere med alvorlige sprogvanskeligheder klarede sig lige så godt som en kontrolgruppe. De var endda i stand til at formidle de regler, de havde opdaget, gennem gestik eller skitser. »Dette vender virkelig op og ned på en teori, der hævder, at symbolsk regelinduktion er umulig uden sprogfærdigheder,« siger Kean.

Hjernescanninger afslører en adskillelse mellem logik og sprog

Forskerne undersøgte også, hvad der sker i hjernen hos raske voksne, mens de løser logiske problemer. Deltagerne kom til MIT for at gennemgå en række MR-scanninger, hvor mønstre i hjerneaktiviteten blev registreret, mens de udførte forskellige opgaver. Nogle opgaver bestod af logiske gåder. Andre var specifikt designet til at identificere hver deltagers sprogbehandlingsområder. Et separat sæt opgaver kortlagde det såkaldte »multiple-demand network« – et distribueret hjernesystem, der understøtter løsningen af komplekse problemer.

De neurotypiske deltagere løste logiske gåder, der lignede dem, der blev præsenteret for deltagere med sprogvanskeligheder. De arbejdede sig også igennem problemer, der krævede syllogistisk ræsonnement. Disse opgaver anvendte »hvis-så«-udsagn såsom »Hvis bolden er rød, så er den stor. Bolden er rød. Er bolden stor?” Forskerne justerede opgavernes sværhedsgrad for at fastslå, hvilke områder af hjernen der blev mere aktive, efterhånden som den kognitive indsats steg. De sammenlignede også hjerneaktiviteten, når deltagerne skulle opdage en skjult regel, med aktiviteten, når de blot anvendte en regel, der allerede var blevet givet.

Scanningerne afslørede en klar skelnen mellem sprog og logik. Hjerneområdet for sprog blev ikke aktiveret under induktiv ræsonnement (når deltagerne identificerede skjulte regler) eller under deduktiv ræsonnement (når de vurderede gyldigheden af syllogistiske slutninger). Resultaterne vedrørende det såkaldte »multiple-demand network« var mere uventede. Forskerne havde formodet, at dette netværk ville spille en vigtig rolle i logisk tænkning. Selvom det blev aktivt under induktiv ræsonnement, så det ikke ud til at være involveret i deduktiv ræsonnement. Kean undersøger dette fund nærmere i sin igangværende forskning. For Fedorenko og Kean udgør resultaterne stærke beviser for, at sprog og logik er baseret på forskellige systemer i hjernen. Resultaterne bygger også videre på tidligere arbejde fra Fedorenkos laboratorium, som viste, at andre former for tænkning – herunder kategorisering af objekter og social tænkning – ikke er afhængige af sprog.

Hvilken rolle spiller det indre ur i tænkningen?

Samtidig rejser resultaterne et interessant spørgsmål for kronobiologien: Hvis logisk tænkning foregår uafhængigt af sproget i sine egne hjerne-netværk, kunne dens ydeevne også blive påvirket af det biologiske ur. Opmærksomhed, koncentration og kognitiv ydeevne er udsat for naturlige udsving i løbet af dagen og påvirkes blandt andet af søvn-vågen-cyklussen, hormoner som melatonin og kortisol samt den enkeltes kronotype. Mennesker kan derfor præstere forskelligt afhængigt af tidspunktet på dagen, selvom deres grundlæggende evner forbliver uændrede. Den foreliggende undersøgelse undersøgte ikke denne tidsmæssige indflydelse. Fremtidig forskning kunne dog afklare, om de hjerne-netværk, der er ansvarlige for logisk tænkning, også er udsat for visse døgnudsving, og om komplekse tænkeopgaver kan udføres lettere eller mere effektivt på bestemte tidspunkter.

Hvad resultaterne betyder for afasi

Denne forskning kan have vigtige implikationer for, hvordan man forstår erhvervede sprogforstyrrelser, såsom afasi. Fagfolk, der arbejder med mennesker med afasi, har længe vidst, at tabet af sprogfærdigheder ikke er det samme som et tab af intelligens. En person med afasi kan stadig nyde at spille skak, løse Sudoku-gåder eller administrere familiens økonomi. Ikke desto mindre fortolker nogle mennesker fejlagtigt kommunikationsvanskeligheder som tegn på kognitive problemer.

»Denne forskning bidrager til en voksende mængde forskning, der viser, at selv mennesker med svær afasi kan bevare deres evne til abstrakt logisk tænkning – et kendetegn for vores art,« sagde Fedorenko. »Vi bør fortsat oplyse offentligheden om, at sprogvanskeligheder – uanset om de skyldes afasi, tale- og sprogforstyrrelser såsom stammen, eller for dem, hvis modersmål ikke er engelsk – ikke er en indikation af, hvor intelligent eller dygtig en person er.«

En potentiel indsigt for kunstig intelligens

Resultaterne kan også have betydning for kunstig intelligens. Store sprogmodeller som ChatGPT og Claude trænes udelukkende på tekst og genererer tekst som resultater, men de kan alligevel overbevisende simulere visse former for menneskelig tænkning.

Den menneskelige hjerne ser ud til at fungere anderledes. Hos mennesker er sprog og abstrakt logisk tænkning separate processer. Ifølge Kean kan en undersøgelse af forskellene mellem menneskelig tænkning og den måde, store sprogmodeller fungerer på, give nyttige indsigter til udviklingen af fremtidige AI-systemer.

En præcis forståelse af, hvordan den menneskelige hjerne drager konklusioner, er stadig et uafklaret forskningsområde. Kean beskriver det som en ny grænse i tankens geografi – og en, hun er ivrig efter at udforske.