MIT 最新研究：逻辑推理完全独立于语言系统，大脑无需语言也能思考

大脑或许并不需要语言来进行逻辑推理。这一发现挑战了人们对思维、智能以及人类认知与人工智能之间差异的认知。图片来源：Shutterstock

来源：https://scitechdaily.com/the-brain-can-reason-without-language-mit-study-finds/

神经科学家发现，逻辑推理并不依赖于参与语言处理的大脑区域。

一个人中风后可能无法说出完整的句子，但仍然能够解决复杂的谜题、识别隐藏的模式或做出合理的逻辑判断。这种反差引出了一个关于心智的根本问题：推理是否依赖于语言，或者说，大脑真的能在没有语言的情况下进行逻辑思考吗？

麻省理工学院麦戈文脑研究所的认知神经科学家给出了答案：严重的语言障碍并不会妨碍人们在逻辑推理任务中取得好成绩。脑部扫描也表明，当健康参与者进行逻辑推理时，负责处理语言的大脑区域并未被激活。这项由麻省理工学院脑与认知科学副教授伊芙琳娜·费多连科（Evelina Fedorenko）领导的研究发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。

逻辑可能并不依赖于语言

数千年来，哲学家、语言学家和认知科学家一直在争论：语言究竟是思维的机器，还是仅仅表达思维的工具之一？逻辑和语言看起来紧密相连，因为它们都能分解成小部件，然后再组合成复杂的结构。

霍普·基恩是费多连科实验室的博士后研究员，也是前 K·丽莎·杨整合计算神经科学中心（ICoN）的研究生。她指出，这种相似性让语言仿佛成了抽象推理的合理基础。“抽象思维具有与语言十分相似的特性，”基恩解释道，“你可以把一个想法分解成子成分，就像逻辑命题的小原子，然后以层级的方式将它们组合起来，形成更复杂的结构化规则，这跟语言非常像。”

一项对神经正常参与者进行的功能性脑部扫描显示，其逻辑（绿色）和语言（红色/黄色）激活区域明显分离。图片来源：霍普·基恩

基恩和费多连科（他也是麦戈文研究所的研究员）质疑，这种相似性是否意味着同一套大脑系统必须同时支持这两种能力。人们通常需要语言来理解逻辑问题、描述推理过程或解释答案，但这些步骤之间的心理活动可能发生在其他地方。

“有些思维方式似乎超越了语言的局限，”基恩解释。逻辑推理需要精确性，而语言常常缺乏这种精确性。语言是线性的，一次只能表达一个词；而评估已有信息、得出合乎逻辑的结论，往往需要非线性的思维方式。

失语症不会影响逻辑推理能力

为了验证这一猜想，研究人员需要把推理能力与语言本身剥离开来，这在大多数人类实验中并不容易做到。基恩和她的同事与伦敦大学学院研究后天性语言障碍的神经科学家罗斯玛丽·瓦利及其团队合作，解决了这个问题。

他们招募了两名因中风导致大脑语言处理区域受损的患者。这两名参与者在理解和表达语言方面都存在严重困难，这一难得的机会，使研究者得以考察当语言能力大幅下降时，逻辑思维是否仍能保持完整。

研究人员设计了一些无需口头或书面指令的谜题。其中一项任务要求参与者观察两组数字，并找出它们之间的隐藏规律——可能包括颠倒数字顺序，或者删除所有大于特定值的数字。找到规律后，参与者需要将其应用到新的例子上。另一项任务则用几何图形代替数字，参与者需要学习一个图案矩阵，并选择缺失的图案来完成矩阵。这些任务使研究人员能够在没有口头解释的情况下测试规则发现能力和抽象推理能力。

两位患有严重语言障碍的参与者表现与对照组一样出色，即使谜题难度逐渐增加。他们还能通过手势或图画来表达自己推断出的规则，这表明即使无法用语言表达，逻辑思考也同样在进行。

“这彻底颠覆了一种理论——如果没有语言能力，符号规则归纳就不可能实现。”基恩说。

脑部扫描将语言与逻辑区分开来

患者的研究说明，即使语言能力严重丧失，推理能力仍然可以保留。但这并没有揭示哪些脑区在执行推理。为了回答这个问题，基恩和她的同事利用功能性脑成像技术观察健康成年人解决逻辑问题的过程。

参与者在麻省理工学院完成了多次核磁共振成像扫描。一些任务用于定位每个人的语言处理区域，另一些则绘制所谓的“多重需求网络”——一个支持复杂问题解决的分布式大脑系统。

在扫描仪内，参与者完成了一些与患者类似的逻辑游戏，还回答了一些围绕“如果……那么……”语句构建的三段论问题，例如“如果球是红色的，那么它很大。球是红色的。球大吗？”

研究人员调整了谜题的难度，以确定随着推理需求的增加，哪些大脑区域变得更加活跃。他们还比较了两种不同的逻辑形式：归纳推理（参与者识别隐藏规则）和演绎推理（评估三段论结论的有效性）。

扫描结果显示，无论是哪种推理方式，都没有激活大脑的语言系统。多重需求网络在归纳推理过程中确实有反应，但出人意料的是，它似乎并未参与演绎推理。基恩正在继续探索这种差异。

行为学和影像学证据共同证明了大脑中语言和逻辑功能是彼此分离的。这些发现也拓展了费多连科实验室早期的研究成果——那些研究表明，物体分类和社会推理同样可以在不依赖语言系统的情况下进行。

语言能力的丧失并不意味着智力的丧失

这不仅仅关乎理论争论，更会影响人们对失语症的理解。失语症是一种后天性障碍，会损害理解或表达语言的能力。临床医生早已认识到，语言能力的丧失并不等于智力的丧失，然而，沟通障碍却常常被误认为思维障碍。

事实上，失语症患者仍然可以管理财务、下棋、完成数独游戏，并做出复杂的决定。他们的困难在于表达或理解语言，而不是理解关系、规则或后果。

费多连科表示：“这项研究进一步证实了越来越多的研究成果，即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之一。我们应该继续向公众普及语言障碍知识，无论是失语症患者，还是患有发育性语言障碍（例如口吃）或母语非英语的人，语言障碍都不能反映一个人的智力或能力。”

研究结果或许也能为人工智能研究提供借鉴。像 ChatGPT 和 Claude 这样的大型语言模型能够从文本中学习并生成文本，但它们也能模仿某些人类推理方式。基恩表示，将这些系统与人脑进行比较——在人脑中，语言和抽象逻辑似乎是独立运作的——有助于研究人员理解现有模型的实际运作方式，以及未来系统的设计方向。

对基恩而言，更宏大的目标是绘制出人类思维的组织结构图谱，尽管这种组织结构目前仍不甚明了。她将探明大脑在何处以及如何进行推理的努力描述为思维地理学领域的一个新前沿，也是她打算继续探索的领域。

参考信息：
“形式逻辑推理的证据揭示了思维语言并非自然语言”，作者：Hope Kean、Alexander Fung、Paris Jaggers、Jason Chen、Joshua S. Rule、Yael Benn、Joshua B. Tenenbaum、Steven T. Piantadosi、Rosemary A. Varley 和 Evelina Fedorenko，2026 年 7 月 6 日，《美国国家科学院院刊》。DOI：10.1073/pnas.2520095123