Columbia University in der Stadt New York

Was ist transitive Inferenz und wie wurde angenommen, dass sie im Gehirn funktioniert?

Greg Jensen: Transitive Inferenz ist seit mehr als einem Jahrhundert ein Schwerpunkt des Studiums in der Psychologie. Es war eine der Kernmetriken des Schweizer Psychologen Jean Piaget, der den Zusammenhang zwischen der Entwicklung der Kindheit und der Entstehung von Intelligenz untersuchte.

SS: Transitive Inferenz ist die Form der Argumentation, die wir verwenden, wenn wir zwei Objekte vergleichen, die wir noch nie direkt miteinander verglichen haben. NCAA March Madness zum Beispiel. Jedes Jahr, Menschen im ganzen Land bauen Klammern auf, indem sie entscheiden, welches College-Basketballteam in jeder Runde vorrücken wird, auch wenn sie die beiden Teams noch nie gesehen haben. Um diese Entscheidungen zu treffen, durchforstet das Gehirn seine Speicherbänke. Es macht eine fundierte „Vermutung“ darüber, welches Team an die Spitze kommen wird: wenn Team A normalerweise Team B schlägt und Team B normalerweise Team C schlägt, ist es logisch anzunehmen, dass Team A Team C schlägt.

HT: Piaget betrachtete transitive Inferenz als ein Maß für Intelligenz, und bis in die 1970er Jahre wurde es als gegeben angesehen, dass diese Art von Gedanken auf hoher Ebene erst spät in der Entwicklung entsteht, wenn man anfängt, in konkreten Abstraktionen zu denken. Das Denken war, dass nur ein menschlicher Erwachsener mit einem voll entwickelten Gehirn zu dieser Art von Argumentation fähig war.

Hat sich dieses Denken in letzter Zeit weiterentwickelt?

HT: In den späten 1990er und frühen 2000er Jahren wurde festgestellt, dass klare, unbestrittene Beweise für transitive Inferenz über mehrere Arten hinweg am Werk waren. Zum Beispiel haben Nicht-Säugetiere wie Tauben und Hühner transitive inferenzähnliche Argumentation bei der Ausführung von Aufgaben verwendet. Diese Ergebnisse begannen eine Verschiebung auf dem Gebiet. Wir alle begannen zu verstehen, dass transitive Inferenz nicht eindeutig menschlich war und besser über Arten hinweg übersetzbar war als bisher angenommen.

GJ: Ein Hinweis auf das Verständnis der transitiven Inferenz war, dass es besonders wichtig für Tiere schien, die in großen und komplexen sozialen Gruppen lebten, verglichen mit denen, die in kleinen Gruppen leben oder Einzelgänger sind.

Was ist der Zusammenhang zwischen komplexen sozialen Gruppen und transitiver Inferenz?

GJ: Komplexe soziale Gruppen, wie sie beispielsweise bei Pinguinen, Affen oder Walen in freier Wildbahn beobachtet werden, sind in soziale Hierarchien strukturiert. Es wäre fast unmöglich für ein Tier, sich Tag für Tag die soziale Hierarchie der gesamten Gruppe zu merken, um seinen eigenen Platz in dieser Hierarchie zu erfahren.

HT: Um dieses Auswendiglernen zu umgehen, leitet das Tier sein soziales Ranking ab, indem es die Interaktionen seiner Nachbarn beobachtet und dann extrapoliert. Sein Gehirn macht das alles ohne Sprache.

VF: Der aufregendste Befund aus unserer jüngsten Forschung zeigt, dass das Gehirn diese Probleme räumlich löst, was man ohne Sprache tun kann.

Was bedeutet es, das Problem räumlich zu lösen?

GJ: Um komplexe Aufgaben des deduktiven Denkens auszuführen, haben wir festgestellt, dass die kognitive Karte des Gehirns, der Teil des Gehirns, von dem einst angenommen wurde, dass er an räumlichen Beziehungen beteiligt ist, verwendet wird.

HT: Die kognitive Karte wurde ursprünglich von Psychologen als interne Karte der Umgebung konzipiert — im Gehirn geätzt —, um sich zurechtzufinden. Aber die Leute stellen jetzt die Hypothese auf, dass kognitive Karten über die Navigation hinaus verwendet werden können; wie die Darstellung abstrakter Beziehungen.

SS: Unsere jüngste Forschung hat gezeigt, dass kognitive Karten soziale Beziehungen genauso ableiten können wie räumliche. Dies macht das Lernen effizienter. So wie Sie sich nicht jede mögliche Route auf einer Karte merken müssen, um Ihren Weg zu einem neuen Ziel zu finden, muss sich ein Tier nicht den Status aller in seiner sozialen Gruppe merken. Es kann eine kleine Menge Logik anwenden, um diese Entscheidung zu treffen.

Was sind die großen Erkenntnisse aus dieser Entdeckung?

VF: Diese Arbeit hebt die wesentliche Natur der transitiven Inferenz hervor. Weil es über Hunderte von Millionen von Jahren der Evolution konserviert wird, ist es wahrscheinlich ein grundlegender Prozess.

HT: Unsere Ergebnisse stehen im Gegensatz zu der Vorstellung, dass transitive Inferenz ein fortgeschrittenes Gehirn erfordert; Selbst ohne Sprache oder ein großes Gehirn können komplexe Schlussfolgerungen gezogen werden.

GJ: Obwohl sich die zugrunde liegende neuronale Architektur zwischen den Arten unterscheidet, gibt es gemeinsame Muster, die der Art und Weise zugrunde liegen, wie die Evolution Entscheidungen getroffen hat.

Wie hoffen Sie, dieses Wissen in Zukunft nutzen zu können?

HT: Wir beginnen jetzt, diese Form des Denkens bei Störungen wie Autismus zu untersuchen. Es gibt vorläufige Beweise dafür, dass Kinder, bei denen Autismus diagnostiziert wurde, in dieser Art des Lernens einen Mangel haben.

VF: Unsere Vorhersage ist, dass autistische Kinder es schwerer haben würden, Vorhersagen zu treffen, die auf dem basieren, was sie gelernt haben. Während wir weiter in unsere Studien eintauchen, ist es unglaublich, was wir über die Fähigkeiten des Gehirns entdecken.

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Herbert Terrace, PhD, ist Professor für Psychologie an der Columbia University.

Vincent Ferrera, PhD, ist Principal Investigator am Zuckerman Institute in Columbia und Professor für Neurowissenschaften am Vagelos College of Physicians and Surgeons in Columbia.

Greg Jensen, PhD, absolvierte seine Postdoc-Ausbildung als Mitglied der Terrace und Ferrera Labs. Heute ist er Visiting Assistant Professor für Psychologie am Reed College.

Die in diesem Q&A genannten Arbeiten sind:

Jensen G, Alkan Y, Ferrera VP, Terrace HS. 2019. Wissenschaftliche Fortschritte 5(7).

Jensen G, Terrasse HS, Ferrera VP. 2019. Grenzen der Neurowissenschaften 13 (878).

Diese Forschung wurde vom National Institute of Mental Health (NIH-MH081153 und NIH-MH111703) und dem Kavli Institute for Brain Sciences in Columbia unterstützt.

Die Autoren melden keine finanziellen oder sonstigen Interessenkonflikte.