麻省理工学院麦戈文脑研究所的认知神经科学家发现，语言并非逻辑推理的必要条件。
这项由麻省理工学院脑与认知科学副教授埃夫利娜·费多连科主导的研究本周发表于《美国国家科学院院刊》。研究表明，即便语言能力严重受损，人们仍能出色完成需要逻辑推理的任务。脑成像结果同样显示，逻辑推理过程并不调用大脑的语言处理区域。
数千年来，哲学家、语言学家和认知科学家一直在争论语言与思维的关系，许多人认为我们借助语言进行思考。费多连科实验室的博士后研究员霍普·基恩承认，逻辑与语言之间存在密切关联的理由确实充分。"抽象思维具有许多与语言相似的特征，"她指出，"你可以将一个想法分解为子成分，就像逻辑命题的基本单元，再以层级方式组合，构建出更复杂的结构规则，这与语言非常相似。"
然而，基恩和费多连科认为，尽管我们在交流逻辑推理时高度依赖语言——无论是陈述问题还是解释推理过程——大脑在推理本身时可能调用的是另一套独立系统。
"思维的某些方面似乎超越了语言的某些局限，"基恩解释道。逻辑推理要求高度精确，而语言往往难以做到这一点。语言是线性的，逐词推进，而评估信息、得出逻辑结论则可能需要非线性的思维方式。
逻辑推理研究
带着这些疑问，基恩开始探究大脑如何处理逻辑推理。这是一个极难用科学方法回答的问题，因为在人类受试者身上很难将语言因素完全排除。费多连科团队通过与伦敦大学学院神经科学家罗斯玛丽·瓦利及其团队合作，最终实现了这一目标。
研究人员与两名因中风导致大脑语言处理区域受损的患者合作，这两名患者在语言理解和表达方面均存在严重障碍。研究团队设计了无需语言的逻辑游戏：给出两组数字列表，要求参与者推断出将一组列表转化为另一组的隐藏规则，例如颠倒数字顺序或删除超过某一数值的数字，找到规则后再将其应用于新的示例。第二个游戏则要求参与者从一组几何图案中找出能补全矩阵的图案。
随着谜题难度不断提升，结果清晰表明：人们进行此类推理并不需要语言。语言受损的患者与对照组表现同样出色，甚至能够通过手势或草图来传达他们推断出的规则。"这真的颠覆了'没有语言能力就无法进行符号规则归纳'的理论，"基恩说。
与此同时，基恩及其同事还利用功能性脑成像技术，研究健康成年人在进行逻辑推理时的大脑活动。参与者来到麻省理工学院接受一系列核磁共振扫描，研究人员记录了他们在完成各类任务时的大脑活动。除了在扫描仪内完成不同类型的逻辑游戏外，参与者还需完成专门用于定位大脑语言处理区域的任务，以及用于绘制每个人"多重需求网络"的任务——这是一个支持复杂问题解决的分布式脑系统。
这些神经典型参与者完成了与语言受损患者类似的逻辑游戏，同时还需处理需要三段论推理的问题，例如使用"如果……那么……"句式："如果球是红色的，那么它是大的。球是红色的。球是大的吗？"研究团队通过调整逻辑谜题的难度，观察逻辑推理需求增强时哪些脑区会变得更加活跃，同时比较参与者在推断隐藏规则与直接应用已知规则时的大脑活动差异。
结果再次印证了语言与逻辑的分离：核磁共振扫描显示，无论是归纳推理（识别隐藏规则）还是演绎推理（评估三段论结论的有效性），大脑的语言系统均未参与其中。令人意外的是，许多科学家此前认为对逻辑推理至关重要的多重需求网络，在归纳推理中有所参与，但在演绎推理中似乎并未介入——基恩正在其后续研究中深入探索这一发现。
对费多连科和基恩而言，这些发现有力支持了大脑中逻辑与语言相互独立的观点，也进一步印证了费多连科实验室此前的研究结论——物体分类、社会推理等其他类型的思维同样不依赖语言。
失语症与人工智能的启示
研究人员表示，这些发现对理解后天性语言障碍（即失语症）具有重要意义。长期从事失语症研究的专家早已认识到，语言能力的丧失并不意味着智力的丧失。失语症患者仍然可以享受下棋、解数独，或负责家庭财务管理。然而，人们常常将他们的沟通困难误解为思维困难。
"这项研究进一步证明，即便是严重失语的患者，也能保留抽象逻辑思维能力——这是我们人类的一项核心特征，"费多连科说，"我们应当持续向公众普及：语言障碍——无论是失语症患者、发育性语言障碍（如口吃）患者，还是非英语母语者——并不代表一个人的智力水平或能力高低。"
这项研究对人工智能领域同样具有启发意义。ChatGPT、Claude等大语言模型完全基于文本训练，输出也以文本为主，却能令人信服地模拟某些人类推理过程。基恩指出，深入探究这些模型与人类大脑的差异——后者中语言与抽象逻辑思维是相互独立的——或许能为未来模型的发展提供有价值的参考。
在理解人类大脑推理机制的征途上，基恩将这一领域称为思维版图中的新疆域，并表示她迫不及待地想要继续探索。
Q&A
Q1：这项研究是如何证明逻辑推理不需要语言的？
A：研究团队与两名因中风导致严重语言障碍的失语症患者合作，让他们完成无需语言的逻辑游戏，包括推断数字列表的隐藏转换规则和补全几何图案矩阵。结果显示，这些患者的表现与语言正常的对照组相当，甚至能用手势或草图传达推理结果，直接证明了逻辑推理不依赖语言能力。
Q2：大脑中负责逻辑推理的区域是哪里？
A：脑成像研究显示，逻辑推理并不调用大脑的语言处理区域。归纳推理（推断隐藏规则）会激活"多重需求网络"，这是一个支持复杂问题解决的分布式脑系统；但演绎推理（评估三段论结论）似乎也不依赖该网络。目前研究人员仍在进一步探索演绎推理的具体神经机制。
Q3：这项研究对大语言模型的发展有什么参考价值？
A：大语言模型完全基于文本训练，却能模拟某些人类推理过程。而人类大脑中语言与抽象逻辑思维是相互独立的系统。研究者认为，深入比较两者的差异，可能为未来模型设计提供新思路，例如探索是否可以构建不完全依赖语言表征的推理模块。
