“Mensen hebben het unieke vermogen om abstracte concepten te construeren die geen anker hebben in de fysieke wereld, maar we beschouwen dit vermogen vaak als vanzelfsprekend,” zei Marcel Just, de D.O. Hebb universiteitshoogleraar psychologie aan CMU’s Dietrich College of Humanities and Social Sciences en senior auteur van het artikel. “In deze studie hebben we aangetoond dat nieuw geïdentificeerde betekeniscomponenten worden gebruikt door het menselijk brein dat werkt als een indexeringssysteem, vergelijkbaar met de kaartcatalogus van een bibliotheek, om de betekenis van abstracte concepten samen te stellen.”
Het vermogen van mensen om abstract te denken speelt een centrale rol in wetenschappelijke en intellectuele vooruitgang. In tegenstelling tot concrete concepten, zoals hamer, hebben abstracte concepten, zoals ethiek, geen duidelijk thuis in de delen van de hersenen die zich bezighouden met waarneming of controle van ons lichaam.
“Het grootste deel van ons begrip van hoe de hersenen objecten en concepten verwerken, is gebaseerd op hoe onze vijf zintuigen informatie opnemen,” zei Robert Vargas, een CMU afgestudeerde student in Just’s lab en eerste auteur van het artikel. “Het wordt moeilijk om de neurale omgeving van abstracte gedachten te beschrijven, omdat veel van de mentale hulpmiddelen van de hersenen om ze te verwerken zelf abstract zijn.”
In deze studie scanden Just en zijn team de hersenen van negen deelnemers met behulp van een functionele MRI. Het team doorzocht de gegevens met behulp van hulpmiddelen voor machinaal leren om patronen te identificeren voor elk van de 28 abstracte concepten. Ze pasten het machine learning-algoritme toe om elk concept correct te identificeren (met een gemiddelde rangnauwkeurigheid van 0,82, waarbij het toevalsniveau 0,50 is).
Just zei dat deze abstracte concepten worden geconstrueerd door drie dimensies van betekenis in de hersenen. De eerste dimensie komt overeen met regio’s geassocieerd met taal. Bijvoorbeeld, het begrip ethiek kan worden gekoppeld aan andere woorden zoals regels en moraal. Een persoon moet eerst de woorden begrijpen om de bijkomende betekenis van ethiek te kunnen construeren. De tweede dimensie definieert abstracte concepten in termen van verwijzing, hetzij naar zichzelf, hetzij naar een externe bron. Bijvoorbeeld, spiritualiteit verwijst naar het zelf, terwijl causaliteit extern is aan het zelf. De laatste dimensie is geworteld in sociale constructies. Er is een inherente sociale component aan de begrippen trots en roddel.
“Voor mij was het meest opwindende resultaat van deze studie dat we in staat waren om de neurale activeringspatronen voor individuele abstracte concepten bij verschillende mensen te voorspellen,” zei Vargas. “Het is wild om te denken dat mijn concept van waarschijnlijkheid en spiritualiteit neuraal vergelijkbaar is met dat van de volgende persoon, zelfs als hun ervaring van spiritualiteit anders is.”
Tijdens de scan werd elk concept visueel gepresenteerd en mocht de deelnemer drie seconden over dit idee nadenken. De deelnemers zagen de set woorden zes keer.
De 28 concepten die in de studie aan bod kwamen, omvatten zeven categorieën: wiskunde (aftrekken, gelijkheid, waarschijnlijkheid en vermenigvuldiging); wetenschappelijk (zwaartekracht, kracht, warmte en versnelling); sociaal (roddel, intimidatie, vergeving en compliment); emotie (geluk, verdriet, woede en trots); recht (contract, ethiek, misdaad en vrijspraak); metafysisch (causaliteit, bewustzijn, waarheid en noodzakelijkheid) en religiositeit (godheid, spiritualiteit, heiligschennis en geloof).
Het werk is gebaseerd op negen hersenscans van volwassenen uit een cultureel homogene gemeenschap op de CMU-campus.
“Het is opzichtig om dit werk gedachten lezen te noemen,” zei Just. “Voor mij is het bewijs dat we enkele elementen van het indexeringssysteem van de hersenen hebben geïdentificeerd – verbale representatie, uiterlijkheid/internaliteit en de sociale dimensie – die onze hersenen gebruiken om concepten te coderen die geen fysieke manifestatie in de wereld hebben.”