Aivosi rakentavat abstrakteja käsitteitä 3 merkitystyypillä

Koneellinen oppiminen ja ihmisen aivokuvaukset ovat paljastaneet aivojen alueet sen takana, miten muodostamme abstrakteja käsitteitä, kuten oikeudenmukaisuus, etiikka ja tietoisuus, tutkijat raportoivat.

”Ihmisillä on ainutlaatuinen kyky rakentaa abstrakteja käsitteitä, joilla ei ole kiinnekohtaa fyysisessä maailmassa, mutta pidämme tätä kykyä usein itsestäänselvyytenä”, sanoo vanhempi kirjoittaja Marcel Just, Carnegie Mellonin yliopiston psykologian professori.

”Tässä tutkimuksessa olemme osoittaneet, että äskettäin tunnistetut merkityskomponentit, joita ihmisaivot käyttävät kirjaston kortistoluetteloa muistuttavan indeksointijärjestelmän tavoin abstraktien käsitteiden merkityksen kokoamiseen.”

Ihmisten kyvyllä ajatella abstraktien käsitteiden avulla on keskeinen rooli tieteellisessä ja älyllisessä edistyksessä. Toisin kuin konkreettisilla käsitteillä, kuten ”vasara”, abstrakteilla käsitteillä, kuten ”etiikka”, ei ole ilmeistä kotia niissä aivojen osissa, jotka käsittelevät havaitsemista tai kehomme hallintaa.

”Suurin osa ymmärryksestämme siitä, miten aivot käsittelevät esineitä ja käsitteitä, perustuu siihen, miten viisi aistiamme ottavat tietoa vastaan”, sanoo ensimmäinen kirjoittaja Robert Vargas, Justin laboratorion jatko-opiskelija. ”Abstraktien ajatusten hermostollista ympäristöä on vaikea kuvata, koska monet aivojen henkiset työkalut niiden käsittelemiseksi ovat itse abstrakteja.”

Uudessa tutkimuksessa Just ja hänen ryhmänsä skannasivat yhdeksän osallistujan aivot funktionaalisella magneettikuvauksella. Ryhmä seuloi datan läpi koneoppimisvälineiden avulla ja tunnisti mallit jokaiselle 28 abstraktille käsitteelle. He sovelsivat koneoppimisalgoritmia tunnistamaan jokaisen käsitteen oikein (keskimääräinen sijoitustarkkuus oli 0,82, kun sattuman taso on 0,50).

Justin mukaan aivojen kolme merkitysulottuvuutta rakentavat nämä abstraktit käsitteet. Ensimmäinen ulottuvuus vastaa kieleen liittyviä alueita. Esimerkiksi käsite ”etiikka” voi liittyä muihin sanoihin, kuten ”säännöt” ja ”moraali”. Ihmisen on ensin ymmärrettävä sanat, jotta hän voi rakentaa etiikan lisämerkityksen. Toinen ulottuvuus määrittelee abstraktit käsitteet viittauksina joko itseen tai ulkoiseen lähteeseen. Esimerkiksi ”henkisyys” viittaa ”minään”, kun taas ”kausaalisuus” on minän ulkopuolinen. Viimeinen ulottuvuus juontaa juurensa sosiaalisiin konstruktioihin. Käsitteillä ”ylpeys” ja ”juoruilu” on luontainen sosiaalinen komponentti.”

”Minulle tämän tutkimuksen jännittävin tulos oli se, että pystyimme ennustamaan yksittäisten abstraktien käsitteiden neuraaliset aktivaatiomallit eri ihmisillä”, Vargas sanoo. ”On hurjaa ajatella, että minun käsitykseni todennäköisyydestä ja hengellisyydestä on neuraalisesti samanlainen kuin seuraavalla ihmisellä, vaikka heidän kokemuksensa hengellisyydestä olisikin erilainen.”

Skannauksen aikana tutkijat esittivät jokaisen käsitteen visuaalisesti, ja osallistujan annettiin miettiä kyseistä ajatusta kolmen sekunnin ajan. Osallistujat näkivät sanasarjan kuusi kertaa.

Tutkimuksessa käsitellyt 28 käsitettä kattavat seitsemän luokkaa:

1. matematiikka (vähennyslasku, tasa-arvo, todennäköisyys ja kertolasku);
2. luonnontieteelliset (painovoima, voima, lämpö ja kiihtyvyys);
3. sosiaaliset (juoruilu, pelottelu, anteeksianto ja kohteliaisuus);
4. emotionaaliset (ilo, suru, viha ja ylpeys);
5. juridiset (sopimus, etiikka, rikos ja vapautus);
6. metafyysiset (kausaliteetti, tietoisuus, totuus ja välttämättömyys);
7. uskonnolliset (jumaluus, hengellisyys, pyhäinhäväistys ja usko).

Tutkijat perustivat työnsä yhdeksään aikuisen aivoskannaukseen, jotka olivat peräisin kulttuurisesti homogeenisesta yhteisöstä Carnegie Mellonin kampuksella.

”On räikeää kutsua tätä työtä mielenlukemiseksi”, Just sanoo. ”Minulle se on todiste siitä, että olemme tunnistaneet joitakin aivojen indeksointijärjestelmän elementtejä – sanallinen representaatio, ulkoisuus/internaalisuus ja sosiaalinen ulottuvuus – joiden avulla aivomme koodaavat käsitteitä, joilla ei ole fyysistä ilmenemismuotoa maailmassa.”

Työ ilmestyy Cerebral Cortex -lehdessä.