Atrás Una investigación pionera, liderada por la UPF, revela las bases cerebrales del razonamiento deductivo no verbal

Una investigación pionera, liderada por la UPF, revela las bases cerebrales del razonamiento deductivo no verbal

En el campo de la neurociencia, aún existen muchas incógnitas sobre el formato y la estructura mental con la que se representan los pensamientos. Este estudio pionero, liderado por el Center of Brain and Cognition de la UPF, contribuye a avanzar en la comprensión de estas formas de representación, explorando por primera vez la activación cerebral de procesos de razonamiento deductivo que se activa al ver escenas dinámicas simples en vídeo. El uso de material no verbal como simples películas -desprovistas de contenido verbal- se propone como una novedad metodológica que permite estudiar el pensamiento fuera del dominio del lenguaje.

28.02.2023

Imatge inicial

A menudo, expresamos nuestros pensamientos mediante palabras para comunicar nuestras ideas, argumentar o tomar decisiones. ¿Pero cuál es el formato de estos pensamientos en el cerebro y la estructura con la se relacionan? En el campo de la filosofía, la psicología o la neurociencia, aún existen muchas incógnitas sobre esta cuestión y se desconoce si la representación mental del pensamiento se corresponde con modelos mentales (e.g., imágenes) o con estructuras y reglas que similares a las que gobiernan el lenguaje. Para avanzar en esta cuestión, investigadores del Center for Brain and Cognition de la UPF y otros centros colaboradores han explorado por primera vez las áreas cerebrales que se activan cuando se observan escenas de exclusivo contenido visual que invitan a realizar deducciones lógicas.

Este estudio, titulado “Seeing inferences: brain dynamics and oculomotor signatures of non-verbal deduction” , se ha publicado recientemente en la revista Scientific Reports. Liderado por Ana Martín (UPF y Ecole Normale Supérieure de París), cuenta con la participación de investigadores internacionales (Christophe Pallier, del Centro de Neuroimagen Cognitiva Neurospin, Francia, y Carlo. Reverberi y Aldo Solari de la Universidad de Milano Bicocca) y otros investigadores del Center for Brain and Cognition como Luca Bonatti (ICREA -UPF) o Luca Filippin.

Ana Martín (Center for Brain and Cognition, UPF): “por primera vez, se estudian a nivel conductual y de imagen cerebral unidades elementales que componen el pensamiento sin recurrir a tareas verbales”

El estudio analiza los procesos deductivos espontáneos que hacemos en situaciones cotidianas, para extraer conclusiones a partir de informaciones o datos concretos. Por ejemplo, si recordamos haber comprado naranjas y manzanas y, al abrir la nevera, sólo vemos naranjas, deducimos que las manzanas se han terminado. Hasta el momento, la neurociencia ha estudiado el razonamiento deductivo sobre todo de forma verbal, es decir, ha estudiado las respuestas cerebrales cuando uno realiza deducciones a partir de mensajes orales, textuales… Pero este estudio introduce como novedad el análisis de razonamientos deductivos realizados a partir de imágenes, es decir usando un paradigma no verbal, pionero en el campo de la neurociencia.

Ana Martín resume así el carácter pionero del estudio: “por primera vez, se estudian a nivel conductual y de imagen cerebral unidades elementales que componen el pensamiento sin recurrir a tareas verbales. Observar qué estructuras del cerebro se activan cuando presentamos contenido visual compatible con procesos deductivos puede darnos una pista acerca del formato en que representamos nuestros pensamientos”.

Dos experimentos para examinar el funcionamiento del cerebro y la dilatación de la pupila a lo largo del proceso deductivo

Para examinar el funcionamiento del cerebro y la dilatación pupilar durante los procesos deductivos, esta investigación ha partido de una muestra de un total de 50 personas, con la que se han hecho dos tipos de experimentos distintos, con una base común. En ambos casos, se han mostrado imágenes a los participantes en las que una pareja de objetos aparece en un escenario (ej. una pelota y una serpiente). A continuación, una barrera sólida los tapa y una copa coge uno de ellos sin revelar su identidad, de manera que cualquiera de los dos, pero no ambos, se encuentra dentro de ella. Los participantes tenían que deducir cuál era el objeto escondido dentro de la copa a partir de la información que se daba sobre el otro objeto. 

Experimentos basados en una lógica muy sencilla: el silogismo disyuntivo (o si no es A, es B)

Esta metodología parte de una regla lógica muy sencilla, el denominado silogismo disyuntivo, que requiere representar diferentes alternativas (ej. A o B) y, mediante un proceso de eliminación, identificar aquella que es verdadera (No es A, entonces es B). Este tipo de paradigma que se basa en lo visual, puede ser aplicado para comprender los procesos deductivos a cualquier edad, incluso entre bebés que aún no han aprendido a hablar. De hecho, investigadores involucrados en este estudio ya habían validado este paradigma en un estudio previo, también realizado en la UPF, con bebés de entre 12 y 18 meses y en adultos, publicado en Science en 2018.

Ana Martín: “No es que el razonamiento sea lingüístico; más bien, el lenguaje es mucho más dependiente de los procesos lógicos de lo que generalmente se reconoce”

En el primero de los experimentos, se ha analizado el funcionamiento del cerebro a lo largo de las diferentes fases del proceso deductivo, esto es cuando se representan las alternativas y cuando se realiza la deducción por eliminación. El patrón de activación es diferente en las distintas fases, indicando que la representación mental asociada al planteamiento de las alternativas posibles es diferente de la representación asociada al momento de la conclusión donde se termina con la incertidumbre.

Además, en el momento de la deducción, esta investigación ha podido constatar muchas similitudes en las áreas cerebrales que se activan respecto a otros estudios que usan tareas verbales. Las áreas involucradas son en ambos casos una red prefrontal-parietal en el hemisferio izquierdo. Esto sugiere que en todas las formas de razonamiento (verbal o no verbal) estas áreas tienen un papel central en el razonamiento lógico. 

Pero Martín advierte que esto no significa que el cerebro siga las reglas del lenguaje a la hora de desarrollar procesos deductivos. Martín aclara: “No es que el razonamiento sea lingüístico; más bien, el lenguaje es mucho más dependiente de los procesos lógicos de lo que generalmente se reconoce. La evidencia aquí mostrada contribuye a esclarecer los mecanismos neurales del razonamiento lógico elemental en ausencia de lenguaje”.

La pupila se dilata más ante una imagen ambigua, que desencadena el inicio de un proceso deductivo

En el segundo de los experimentos, se ha analizado la reacción de la pupila, que es un marcador de diversos procesos cognitivos al ver estas mismas imágenes. Con esta segunda prueba, se ha podido constatar que la pupila está más dilatada en situaciones en las que el individuo observa un objeto desconocido, compatible con una disyunción (ej. puede ser la pelota o la serpiente), que cuando mira uno que ya había visto anteriormente. Del mismo modo, la pupila también se dilata más cuando se puede realizar una deducción que cuando no es necesaria o no se puede realizar por falta de evidencia.

Algunos retos de futuro: entender la arquitectura de los procesos de pensamiento y su evolución desde inicios muy tempranos de la vida

En definitiva, este estudio pionero sobre los razonamientos deductivos que parten de imágenes en movimiento permite, a través de una metodología basada en sencillos silogismos disyuntivos, avanzar en la comprensión de la representación del pensamiento humano.

Para Martín, estos hallazgos son sólo la punta del iceberg. Actualmente, trabaja en otros paradigmas que permitan entender la arquitectura de los procesos de pensamiento y su evolución desde inicios muy tempranos de la vida. Otro reto de futuro sería “adaptar y validar este tipo de material en otras especies para saber si utilizan mecanismos propios de la lógica para resolver situaciones ambiguas que se pueden presentar en la naturaleza”.  De hecho, entre algunos simios y cuervos (caledonian) se han detectado comportamientos compatibles con los procesos de exclusión de los silogismos disyuntivos.

Artículo de referencia:

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

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