Columbia University i staden New York

Vad är transitiv inferens och hur trodde man att det fungerade i hjärnan?

Greg Jensen: Transitive inference har varit ett fokus för studier i psykologi i mer än ett sekel. Det var en av kärnvärdena som användes av den schweiziska psykologen Jean Piaget, som berömt studerade sambandet mellan barndomsutveckling och uppkomsten av intelligens.

VF: Transitiv inferens är den form av resonemang vi använder när vi jämför två objekt som vi aldrig direkt har jämfört med varandra tidigare. Ta till exempel NCAA March Madness. Varje år bygger människor runt om i landet parenteser genom att bestämma vilket college basketlag som kommer att avancera i varje omgång, även om de aldrig har sett de två lagen möta. För att fatta dessa beslut siktar hjärnan genom sina minnesbanker. Det gör en utbildad ”gissning” om vilket lag som kommer ut på toppen: om Lag A vanligtvis slår Lag B och Lag B vanligtvis slår lag C, är det logiskt att anta att Lag A kommer att slå lag C. Detta är transitiv inferens.

HT: Piaget betraktade transitiv inferens som ett mått på intelligens, och fram till 1970-talet togs det som givet att denna typ av högnivåtanke bara uppstår sent i utvecklingen, när du börjar tänka i termer av konkreta abstraktioner. Tanken var att endast en mänsklig vuxen med en fullt utvecklad hjärna kunde denna typ av resonemang.

har det tänkandet utvecklats nyligen?

HT: I slutet av 1990-talet och början av 2000-talet visade sig tydliga, obestridda bevis på transitiv inferens vara på jobbet över flera arter. Till exempel har icke-däggdjursdjur som duvor och kycklingar använt transitiv inferensliknande resonemang när de utför uppgifter. Dessa resultat startade en förändring i fältet. Vi började alla förstå att transitiv inferens inte var unikt mänsklig och var mer översättbar över arter än tidigare trott.

GJ: En ledtråd till att förstå transitiv slutsats var att det verkade särskilt viktigt för djur som bodde i stora och komplexa sociala grupper, jämfört med de som bor i små grupper eller som är ensamma foder.

vad är länken mellan komplexa sociala grupper och transitiv inferens?

GJ: komplexa sociala grupper — till exempel de som observeras bland pingviner, apor eller valar i naturen — är strukturerade i sociala hierarkier. Det skulle vara nästan omöjligt för ett djur att memorera hela gruppens sociala hierarki dag efter dag för att lära sig sin egen plats i den hierarkin.

HT: för att kringgå det behovet att memorera, drar djuret sin sociala rangordning genom att observera samspelet mellan sina grannar och sedan extrapolera. Hjärnan gör allt detta utan att använda språk.

VF: det mest spännande fyndet från vår senaste forskning tyder på att hjärnan löser dessa problem rumsligt, vilket är något du kan göra utan språk.

vad betyder det att lösa problemet rumsligt?

GJ: för att utföra komplexa uppgifter av deduktivt resonemang fann vi att hjärnans kognitiva karta, den del av hjärnan som en gång trodde vara involverad i rumsliga relationer, används.

HT: den kognitiva kartan var ursprungligen tänkt av psykologer som en intern karta över sin omgivning — etsad i hjärnan — för att hjälpa till att hitta en väg runt. Men människor antar nu att kognitiva kartor har användningsområden utöver navigering; som att representera abstrakta relationer.

VF: Vår senaste forskning visade att kognitiva kartor kan härleda sociala relationer precis som de härleder rumsliga. Detta gör lärandet mer effektivt. Precis som du inte behöver memorera alla möjliga vägar på en karta för att hitta vägen till en ny destination, behöver ett djur inte memorera ställningen för alla i sin sociala grupp. Det kan tillämpa en liten mängd logik för att hjälpa den att navigera det beslutet.

vilka är de stora takeaways från denna upptäckt?

VF: detta arbete belyser den väsentliga karaktären av transitiv inferens. Eftersom det bevaras över hundratals miljoner år av evolution är det sannolikt en grundläggande process.

HT: våra resultat står i kontrast till uppfattningen att transitiv inferens kräver en avancerad hjärna; även i frånvaro av språk eller en stor hjärna kan komplexa slutsatser göras.

GJ: även om den underliggande neurala arkitekturen skiljer sig mellan arter, finns det vanliga mönster som ligger till grund för hur evolutionen har löst att fatta beslut.

hur hoppas du kunna använda denna kunskap framöver?

HT: Vi börjar nu studera denna form av resonemang i störningar som autism. Det finns preliminära bevis för att barn som diagnostiserats med autism kan vara bristfälliga i denna typ av lärande.

VF: vår förutsägelse är att autistiska barn skulle ha svårare att göra förutsägelser baserat på vad de har lärt sig. När vi fördjupar oss i våra studier är det otroligt vad vi upptäcker om hjärnans förmågor.

###

Herbert Terrace, PhD, är en Columbia professor i psykologi.

Vincent Ferrera, PhD, är en huvudutredare vid Columbia Zuckerman Institute och professor i neurovetenskap vid Columbia Vagelos College of Physicians and Surgeons.

Greg Jensen, PhD, avslutade sin postdoktoral utbildning som medlem i både Terrace och Ferrera labs. Han är nu en besökande biträdande professor i psykologi vid Reed College.

de papper som refereras i denna Q& A är:

Jensen G, Alkan Y, Ferrera VP, Terrace HS. 2019. Vetenskapen Avancerar 5 (7).

Jensen G, terrass HS, Ferrera VP. 2019. Gränser i neurovetenskap 13 (878).

denna forskning stöddes av National Institute of Mental Health (NIH-MH081153 och NIH-MH111703) och Kavli Institute for Brain Sciences i Columbia.

författarna rapporterar inga ekonomiska eller andra intressekonflikter.