Din hjärna bygger abstrakta begrepp med tre typer av innebörd

Maskininlärning och skanningar av mänskliga hjärnor har avslöjat vilka regioner i hjärnan som ligger bakom hur vi bildar abstrakta begrepp, som rättvisa, etik och medvetande, rapporterar forskare.

”Människor har den unika förmågan att konstruera abstrakta begrepp som inte har någon förankring i den fysiska världen, men vi tar ofta denna förmåga för given”, säger huvudförfattaren Marcel Just, professor i psykologi vid Carnegie Mellon University.

”I den här studien har vi visat att nyligen identifierade innebördskomponenter som används av den mänskliga hjärnan som ett indexeringssystem, likt ett biblioteks kortkatalog, för att komponera innebörden av abstrakta begrepp.”

Människans förmåga att tänka abstrakt spelar en central roll för vetenskapliga och intellektuella framsteg. Till skillnad från konkreta begrepp, som ”hammare”, har abstrakta begrepp, som ”etik”, inget uppenbart hemvist i de delar av hjärnan som handlar om perception eller kontroll av våra kroppar.

”Större delen av vår förståelse av hur hjärnan bearbetar objekt och begrepp bygger på hur våra fem sinnen tar in information”, säger förstaförfattaren Robert Vargas, doktorand i Justs labb. ”Det blir svårt att beskriva den neurala miljön för abstrakta tankar eftersom många av hjärnans mentala verktyg för att bearbeta dem själva är abstrakta.”

I den nya studien skannade Just och hans team hjärnan hos nio deltagare med hjälp av en funktionell MRT. Teamet sållade igenom data med hjälp av verktyg för maskininlärning för att identifiera mönster för vart och ett av de 28 abstrakta begreppen. De tillämpade algoritmen för maskininlärning för att korrekt identifiera varje koncept (med en genomsnittlig rangnoggrannhet på 0,82, där chansnivån är 0,50).

Just säger att tre meningsdimensioner i hjärnan konstruerar dessa abstrakta koncept. Den första dimensionen motsvarar regioner som är förknippade med språk. Begreppet ”etik” kan till exempel vara kopplat till andra ord som ”regler” och ”moral”. En person måste först förstå orden för att konstruera den ytterligare betydelsen av etik. Den andra dimensionen definierar abstrakta begrepp i termer av referens, antingen till sig själv eller till en extern källa. Till exempel hänvisar ”andlighet” till ”självet”, medan ”kausalitet” är externt till självet. Den sista dimensionen har sina rötter i sociala konstruktioner. Det finns en inneboende social komponent i begreppen ”stolthet” och ”skvaller”.”

”För mig var det mest spännande resultatet av den här studien att vi kunde förutsäga de neurala aktiveringsmönstren för enskilda abstrakta begrepp hos olika personer”, säger Vargas. ”Det är vilt att tänka att mitt begrepp om sannolikhet och andlighet är neuralt lik nästa persons, även om deras upplevelse av andlighet är annorlunda.”

Under skanningen presenterade forskarna varje begrepp visuellt och deltagaren fick tänka på denna idé i tre sekunder. Deltagarna såg uppsättningen av ord sex gånger.

De 28 begrepp som omfattas av studien spänner över sju kategorier:

1. matematik (subtraktion, jämlikhet, sannolikhet och multiplikation);
2. naturvetenskap (gravitation, kraft, värme och acceleration);
3. socialt (skvaller, skrämsel, förlåtelse och komplimang);
4. känslomässiga (lycka, sorg, ilska och stolthet);
5. juridiska (kontrakt, etik, brott och frikännande);
6. metafysiska (kausalitet, medvetande, sanning och nödvändighet);
7. religiösa (gudom, andlighet, helgerån och tro).

Forskarna baserade sitt arbete på nio hjärnskanningar av vuxna från ett kulturellt homogent samhälle på Carnegie Mellons campus.

”Det är flashigt att kalla det här arbetet för tankeläsning”, säger Just. ”För mig är det ett bevis på att vi har identifierat några av de delar av hjärnans indexeringssystem – verbal representation, externalitet/internalitet och den sociala dimensionen – som våra hjärnor använder för att koda begrepp som inte har någon fysisk manifestation i världen.”

Arbetet publiceras i Cerebral Cortex.