对于某些人来说，通过交谈来探讨棘手的问题有助于理清思路。然而，据麻省理工学院麦戈文脑科学研究所的认知神经科学家称，语言本身并非逻辑思维的必要条件。

在最近发表于《美国国家科学院院刊》（PNAS） 的一项研究中，由麻省理工学院脑与认知科学系副教授埃维丽娜·费多连科（Evelina Fedorenko）领导的研究团队发现，即使语言能力严重受损，人们仍能成功解决需要逻辑思维的问题。脑成像技术还显示，在进行逻辑思维时，负责语言处理的大脑区域并未被激活。

语言与思维真的有关联吗？

数千年来，哲学家、语言学家和认知科学家一直争论语言是否是思维不可或缺的要素。许多人认为，人类将语言作为思维的工具。 费多连科实验室下属的K.丽莎·杨综合计算神经科学（ICoN）中心博士后研究员、前研究员霍普·基恩表示，有充分理由相信语言与逻辑可能密切相关。 “抽象思维展现出的特征与语言非常相似，”基恩指出二者结构上的相似性，“你可以将一个想法分解为子成分——就像逻辑陈述中的微小原子——并按层次结构将它们组合起来，形成更复杂的结构化规则——这与语言中的情况非常相似。”

尽管如此，基恩和费多伦科（他同时也是麦戈文研究所的研究员）怀疑，大脑可能会将逻辑思维的表达与逻辑思维本身区分开来。 当人们描述一个问题、讨论可能的解决方案或解释如何得出结论时，往往高度依赖语言。然而，逻辑思维背后的基本过程可能依赖于大脑中的另一个系统。 “思维的某些方面似乎超越了语言的某些局限，”基恩解释道。逻辑思维往往需要一种日常语言无法提供的精确度。语言是以线性顺序展开的，一次一个词，而得出逻辑结论则可能需要以一种非线性的方式综合考虑多条信息。

不依赖语言的逻辑思维测试

这些问题促使基恩着手研究大脑究竟是如何进行逻辑思维的。 研究这一课题颇具挑战性，因为以人类受试者为对象的研究人员通常依赖语言来解释任务并获取反馈。费多连科的研究小组通过与伦敦大学学院研究获得性语言障碍的神经科学家罗斯玛丽·瓦利及其团队合作，找到了一种绕过这一障碍的方法。

研究人员研究了两名因中风而导致大脑语言处理区域受损的受试者。两人均在理解和表达语言方面存在显著困难。为了独立于语言来测试逻辑思维，研究人员开发了一系列以数字和视觉模式为核心的逻辑游戏。 在一项任务中，参与者会看到两组数字列表，并需找出将一组数字转换为另一组所遵循的隐藏规则。例如，该规则可能涉及将数字倒序排列，或剔除超过特定数值的数字。找出规则后，参与者需将其应用于新示例中。 在另一项任务中，参与者会看到一组几何图案，随后需要选出能正确填满网格的图案。

随着谜题难度的增加，研究结果越发清晰地表明：这种形式的逻辑思维并不需要语言。患有严重语言障碍的参与者表现与对照组同样出色。他们甚至能够通过手势或草图来传达自己发现的规则。 “这彻底推翻了‘没有语言能力就无法进行符号规则归纳’这一理论，”基恩表示。

脑部扫描揭示逻辑与语言的分离

研究人员还调查了健康成年人在解决逻辑问题时大脑中的活动情况。参与者来到麻省理工学院接受了一系列磁共振成像（MRI）扫描，在此过程中，研究人员记录了他们在执行各种任务时的大脑活动模式。其中一些任务是逻辑谜题。 另一些任务则专门设计用于识别每位参与者的语言处理区域。还有一组独立的任务用于绘制所谓的“多任务需求网络”图谱——这是一个支持解决复杂问题的分布式大脑系统。

神经典型参与者解答的逻辑谜题与提供给语言障碍参与者的题目类似。他们还完成了需要三段论推理的题目。这些任务使用了“如果……那么……”的陈述，例如：“如果球是红色的，那么它就很大。 球是红色的。球大吗？”研究人员调整了谜题的难度，以确定随着认知努力的增加，大脑的哪些区域会变得更加活跃。他们还比较了参与者在发现隐藏规则时 的大脑活动，与他们仅仅应用已给定规则时 的大脑活动。

扫描结果显示了语言与逻辑之间的明显区别。在归纳推理（参与者识别隐藏规则时）或演绎推理（他们评估三段论推论的有效性时），大脑的语言系统均未被激活。关于“多任务网络”的研究结果则更出人意料。 科学家曾推测该网络在逻辑思维中会发挥重要作用。尽管它在归纳推理过程中被激活，但在演绎推理中似乎并未参与其中。基恩正在其持续进行的研究中进一步探究这一发现。 对于费多连科和基恩而言，这些结果提供了有力证据，表明语言和逻辑基于大脑中不同的系统。这些结果也进一步印证了费多连科实验室先前的研究，该研究表明其他形式的思维——包括物体分类和社会思维——并不依赖于语言。

生物钟在思维中扮演什么角色？

与此同时，这一结果也为生物节律学提出了一个有趣的问题：如果逻辑思维独立于语言，在自身的大脑网络中进行，那么其表现也可能受到生物钟的影响。 注意力、专注力和认知表现全天都会经历自然波动，并受到多种因素的影响，包括睡眠-觉醒周期、褪黑素和皮质醇等激素，以及个体的生物钟类型。因此，尽管人们的基本能力保持不变，但根据一天中的不同时段，其表现可能会有所不同。 本研究并未考察这种时间因素的影响。不过，未来的研究或许能阐明：负责逻辑思维的大脑网络是否也会受到某些昼夜波动的影响，以及在特定时间完成复杂的思维任务是否会更加轻松或高效。

研究结果对失语症的启示

这项研究可能对人们理解失语症等后天性语言障碍具有重要意义。从事失语症患者康复工作的专业人员早已知道，语言能力的丧失并不等同于智力丧失。 失语症患者可能仍然乐于下棋、解数独谜题，或管理家庭财务。尽管如此，有些人仍会错误地将沟通困难视为认知问题的征兆。

“这项研究进一步印证了日益增多的研究成果，表明即使是重度失语症患者，也能保留抽象逻辑思维能力——这是我们人类的标志性特征，”费多伦科表示。 “我们应继续向公众普及：语言困难——无论是由于失语症、口吃等言语障碍，还是母语非英语所致——都不能作为衡量一个人智力水平或能力的依据。”

对人工智能的潜在启示

这一发现对人工智能领域也可能具有重要意义。像ChatGPT和Claude这样的大型语言模型，虽然仅基于文本进行训练且输出结果也是文本，但它们却能令人信服地模拟人类的某些思维方式。

人类大脑的运作方式似乎有所不同。在人类身上，语言处理与抽象逻辑思维是两个独立的过程。基恩认为，探究人类思维与大型语言模型运作方式之间的差异，可能为未来人工智能系统的开发提供有价值的启示。

对人类大脑如何得出结论的精确理解，仍然是一个未解的研究课题。基恩将其描述为“思维地理学”中的一片新疆域——而这也是她迫切希望探索的领域。