“Gli esseri umani hanno la capacità unica di costruire concetti astratti che non hanno alcun ancoraggio nel mondo fisico, ma spesso diamo questa capacità per scontata”, ha detto Marcel Just, il D.O. Hebb University Professor of Psychology al Dietrich College of Humanities and Social Sciences della CMU e autore senior del documento. “In questo studio, abbiamo dimostrato che i componenti di significato recentemente identificati utilizzati dal cervello umano che agisce come un sistema di indicizzazione, simile al catalogo delle carte di una biblioteca, per comporre il significato dei concetti astratti.”
La capacità degli esseri umani di pensare in modo astratto gioca un ruolo centrale nel progresso scientifico e intellettuale. A differenza dei concetti concreti, come il martello, i concetti astratti, come l’etica, non hanno una sede ovvia nelle parti del cervello che si occupano della percezione o del controllo del nostro corpo.
“La maggior parte della nostra comprensione di come il cervello elabora oggetti e concetti è basata su come i nostri cinque sensi ricevono informazioni”, ha detto Robert Vargas, uno studente laureato della CMU nel laboratorio di Just e primo autore del documento. “Diventa difficile descrivere l’ambiente neurale dei pensieri astratti perché molti degli strumenti mentali del cervello per elaborarli sono essi stessi astratti”.
In questo studio, Just e il suo team hanno scansionato il cervello di nove partecipanti utilizzando una risonanza magnetica funzionale. Il team ha setacciato i dati utilizzando strumenti di apprendimento automatico per identificare i modelli per ciascuno dei 28 concetti astratti. Hanno applicato l’algoritmo di apprendimento automatico per identificare correttamente ogni concetto (con una precisione media di grado di 0,82, dove il livello di probabilità è 0,50).
Just ha detto che questi concetti astratti sono costruiti da tre dimensioni di significato nel cervello. La prima dimensione corrisponde alle regioni associate al linguaggio. Per esempio, il concetto di etica potrebbe essere collegato ad altre parole come regole e morale. Una persona deve prima capire le parole per costruire il significato aggiuntivo di etica. La seconda dimensione definisce i concetti astratti in termini di riferimento, sia a se stessi che a una fonte esterna. Per esempio, la spiritualità si riferisce al sé, mentre la causalità è esterna al sé. L’ultima dimensione è radicata nei costrutti sociali. C’è una componente sociale inerente ai concetti di orgoglio e pettegolezzo.
“Per me, il risultato più eccitante di questo studio è stato che siamo stati in grado di prevedere i modelli di attivazione neurale per i singoli concetti astratti tra le persone”, ha detto Vargas. “È incredibile pensare che il mio concetto di probabilità e di spiritualità sia neuralmente simile a quello di un’altra persona, anche se la sua esperienza di spiritualità è diversa.”
Durante la scansione, ogni concetto è stato presentato visivamente e il partecipante è stato autorizzato a pensare a questa idea per tre secondi. I partecipanti hanno visto l’insieme di parole sei volte.
I 28 concetti trattati nello studio abbracciano sette categorie: matematica (sottrazione, uguaglianza, probabilità e moltiplicazione); scientifica (gravità, forza, calore e accelerazione); sociale (pettegolezzo, intimidazione, perdono e complimento); emozione (felicità, tristezza, rabbia e orgoglio); legge (contratto, etica, crimine e scagionamento); metafisica (causalità, coscienza, verità e necessità) e religiosità (divinità, spiritualità, sacrilegio e fede).
Il lavoro si basa su nove scansioni cerebrali di adulti da una comunità culturalmente omogenea nel campus CMU.
“È appariscente chiamare questo lavoro lettura della mente”, ha detto Just. “Per me, è la prova che abbiamo identificato alcuni degli elementi del sistema di indicizzazione del cervello – rappresentazione verbale, esternalità/internazionalità e dimensione sociale – che il nostro cervello usa per codificare concetti che non hanno manifestazione fisica nel mondo”.