Sovint, expressem els nostres pensaments mitjançant paraules per comunicar les nostres idees, argumentar o prendre decisions. Però quin és el format que adopten aquests pensaments al nostre cervell i l'estructura amb què es relacionen? En el camp de la filosofia, la psicologia o la neurociència, encara existeixen moltes incògnites sobre aquesta qüestió i es desconeix si la representació mental del pensament es correspon amb models mentals (per exemple, imatges) o amb estructures i regles que similars a aquelles que governen el llenguatge. Per avançar en aquesta qüestió, investigadors del Center for Brain and Cognition de la UPF i altres centres col·laboradors han explorat per primera vegada les àrees cerebrals que s'activen quan s'observen escenes exclusivament de contingut visual que conviden a realitzar deduccions lògiques.

Aquest estudi, titulat “Seeing inferences: brain dynamics and oculomotor signatures of non-verbal deduction”, s'ha publicat recentment a la revista Scientific Reports. Liderat per Ana Martín (UPF i École Normale Supérieure de París), compta amb la participació d’investigadors internacionals (Christophe Pallier, del Centre de Neuroimatge Cognitiva Neurospin de França i Carlo. Reverberi i Aldo Solari de la Universitat de Milano Bicocca) i d’altres investigadors vinculats al Center for Brain and Cognition de la UPF, com Luca Bonatti (ICREA -UPF) o Luca Filippin. 

Ana Martín (Center for Brain and Cognition, UPF): “per primera vegada, s'estudien en l’àmbit conductual i d'imatge cerebral unitats elementals que componen el pensament sense recórrer a tasques verbals”

L'estudi analitza els processos deductius espontanis que fem en situacions quotidianes, per extreure conclusions a partir d'informacions o dades concretes. Per exemple, si recordem haver comprat taronges i pomes i, en obrir la nevera, només veiem taronges, deduïm que s’han acabat les pomes. Fins ara, la neurociència ha estudiat el raonament deductiu sobretot de manera verbal, és a dir, ha estudiat les respostes cerebrals quan un realitza deduccions a partir de missatges orals, textuals… Però aquest estudi introdueix com a novetat l'anàlisi de raonaments deductius realitzats a partir d'imatges, és a dir, a partir de l’ús d’un paradigma no verbal, pioner en el camp de la neurociència.

Ana Martín resumeix així el caràcter pioner de l'estudi: “per primera vegada, s'estudien en l’àmbit conductual i d'imatge cerebral unitats elementals que componen el pensament sense recórrer a tasques verbals. Observar quines estructures del cervell s'activen quan presentem contingut visual compatible amb processos deductius pot donar-nos una pista sobre el format en què representem els nostres pensaments”.

Dos experiments per examinar el funcionament del cervell i la dilatació de la pupil·la al llarg del procés deductiu

Per examinar el funcionament del cervell i la dilatació pupil·lar durant els processos deductius, aquesta recerca ha partit d'una mostra d'un total de 50 persones, amb la qual s'han fet dos tipus d'experiments diferents, amb una base comuna. En tots dos casos, s'han mostrat imatges en moviment als participants en les quals una parella d'objectes apareix en un escenari (ex. una pilota i una serp). A continuació, una barrera sòlida els tapa i una copa agafa un d'ells sense revelar la seva identitat, de manera que qualsevol dels dos, però no tots dos, s’hi troba dins. Els participants havien de deduir quin era l'objecte amagat dins de la copa a partir de la informació que se’ls donava sobre l'altre objecte. 

Experiments basats en una lògica molt senzilla: el sil·logisme disjuntiu (o si no és A, és B)

Aquesta metodologia parteix d'una regla lògica molt senzilla, el denominat sil·logisme disjuntiu, que requereix representar diferents alternatives (ex. A o B) i, mitjançant un procés d'eliminació, identificar aquella que és vertadera (No és A, llavors és B). Aquest tipus de paradigma que es basa en imatges visuals pot ser aplicat per comprendre els processos deductius a qualsevol edat, fins i tot entre nadons que encara no hagin après a parlar. De fet, investigadors involucrats en aquest estudi ja havien validat aquest paradigma en un estudi previ, també realitzat a la UPF, amb nadons d'entre 12 i 18 mesos i en adults, publicat per Science el 2018.

Ana Martín: “No és que el raonament sigui lingüístic; més aviat, el llenguatge és molt més dependent dels processos lògics del que generalment es reconeix”

Al primer d’aquests experiments, s'ha analitzat el funcionament del cervell al llarg de les diferents fases del procés deductiu, és a dir, quan es representen les alternatives i quan es realitza la deducció per eliminació. El patró d'activació és diferent en cada fase, cosa que indica que la representació mental associada al plantejament de les alternatives possibles és diferent de la representació associada al moment de la conclusió en què s'acaba amb la incertesa.

A més, en el moment de la deducció, aquesta recerca ha pogut constatar moltes similituds en les àrees cerebrals que s'activen davant de les imatges desproveïdes de contingut verbal respecte a les que ho feien a partir de tasques verbals, segons havien constatat d’altres estudis previs. Les àrees involucrades corresponen en ambdós casos a una xarxa prefrontal-parietal de l'hemisferi esquerre. Això suggereix que, en totes les formes de raonament (verbal o no verbal), aquestes àrees tenen un paper central en el raonament lògic.

Però Martín adverteix que això no significa que el cervell segueixi les regles del llenguatge a l'hora de desenvolupar processos deductius. Martín aclareix: “No és que el raonament sigui lingüístic; més aviat, el llenguatge és molt més dependent dels processos lògics del que generalment es reconeix. L'evidència aquí mostrada contribueix a esclarir els mecanismes neurals del raonament lògic elemental en absència de llenguatge”.

La pupil·la es dilata més davant d’una imatge ambigua, que desencadena l'inici d'un procés deductiu

Al segon dels experiments, s'ha analitzat la reacció de la pupil·la, que és un marcador de diversos processos cognitius en veure aquestes mateixes imatges. Amb aquesta segona prova, s'ha pogut constatar que la pupil·la està més dilatada en situacions en les quals l'individu observa un objecte desconegut, compatible amb una disjunció (ex. pot ser la pilota o la serp), que quan mira un que ja havia vist anteriorment. De la mateixa manera, la pupil·la també es dilata més quan es pot realitzar una deducció que quan no és necessària o no es pot realitzar per manca d'evidència.

Alguns reptes de futur: entendre l'arquitectura dels processos de pensament i la seva evolució des de les etapes primerenques de la vida

En definitiva, aquest estudi pioner sobre els raonaments deductius que parteixen d'imatges en moviment permet, a través d'una metodologia basada en senzills sil·logismes disjuntius, avançar en la comprensió de la representació del pensament humà.

Per a Martín, aquestes troballes són només la punta de l'iceberg. Actualment, treballa en d’altres paradigmes que permetin entendre l'arquitectura dels processos de pensament i la seva evolució des d'inicis molt primerencs de la vida. Un altre repte de futur seria “adaptar i validar aquest tipus de material en altres espècies per saber si utilitzen mecanismes propis de la lògica per resoldre situacions ambigües que es poden presentar en la naturalesa”. De fet, entre alguns simis i corbs (caledonian) s'han detectat comportaments compatibles amb els processos d'exclusió dels sil·logismes disjuntius.

Article de referència:

Martín-Salguero, A., Reverberi, C., Solari, A. et al. Seeing inferences: brain dynamics and oculomotor signatures of non-verbal deduction. Sci Rep 13, 2341 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-29307-3