Une nouvelle étude a permis de cartographier l’activité cérébrale lorsque différents mots sont traités simultanément
Les trains traversent les stations de métro du monde entier selon un schéma cohérent : arrivée, arrêt et déplacement vers l’arrêt suivant, qui est répété par d’autres trains tout au long de la journée. Une nouvelle étude menée par une équipe de chercheurs en psychologie et en linguistique Université de New York (NYU) a découvert que le cerveau humain fonctionne à peu près de la même manière lorsqu’il traite plusieurs mots en même temps, tout comme il le fait habituellement lorsqu’il écoute quelqu’un parler. L’étude, qui révèle de nouveaux modes de fonctionnement du cerveau, est publiée dans Actes de l’Académie nationale des sciences (PNAS)
« Nous avons découvert que le cerveau gère des demandes contradictoires en déplaçant l’information vers différentes zones du cortex au fil du temps », explique la neuropsychologue Laura G. Williams, auteure principale de l’étude menée à NYU. «Cela signifie que plusieurs sources d’informations peuvent être traitées simultanément, sans interférence mutuelle. C’est similaire à un système ferroviaire métropolitain : lorsqu’un train arrive en gare, le train précédent est déjà passé à l’arrêt suivant. » Ajoute Alec Marantz, professeur de psychologie et de linguistique à NYU et l’un des auteurs de l’étude : « Le système de codage du cerveau équilibre élégamment la préservation des informations dans le temps avec la minimisation des chevauchements entre les différents mots et sons. Ce système fournit un aperçu clair de la manière dont le cerveau peut organiser et interpréter un langage en évolution rapide en temps réel, reliant le traitement du langage à ses fondements neurologiques.
On sait depuis longtemps que pour comprendre le langage, le cerveau fonctionne en transformant chaque son en sens. Plus précisément, lorsqu’il écoute les autres, le cerveau extrait une hiérarchie d’informations : les sons prononcés par la personne, suivis des syllabes, des mots, des phrases et enfin de leur signification. Cependant, on sait peu de choses sur la manière dont le cerveau coordonne systématiquement ces hiérarchies tout en traitant rapidement un barrage de mots entrants. L’étude publiée par PNAS visait précisément à clarifier cette dynamique. Des travaux antérieurs de Williams, King, Marantz et Poeppel avaient mis en lumière ce phénomène, montrant comment le cerveau « enregistre le temps » des sons afin de bien comprendre ce qui est entendu. Dans la nouvelle étude, les mêmes chercheurs ont mené une série d’expériences dans lesquelles les participants à l’étude, tous de langue maternelle anglaise, ont écouté deux heures d’histoires courtes en anglais sur des livres audio. Parallèlement, la magnétoencéphalographie (MEG) a mesuré les champs magnétiques générés par l’activité électrique du cerveau des participants.
Ces lectures MEG ont permis aux scientifiques d’examiner les différents niveaux de traitement, ou « familles » linguistiques (par exemple, le son, la structure des mots, la signification sémantique), qui se sont produits pour transformer les sons de la parole en leur signification conceptuelle. Les lectures ont montré comment les sons se déplaçaient dans différentes zones du cerveau : une carte du trafic neurologique qui clarifiait comment le cerveau changeait au fil du temps alors qu’il jonglait avec plusieurs mots en même temps. «Nous avons découvert que ce processus dynamique se produit de manière parallèle à tous les niveaux de la hiérarchie», observe Williams, aujourd’hui chercheur au Institut des neurosciences Wu Tsai et Stanford Data Scienceainsi que professeur à Département de psychologie De Stanford. « Nos résultats démontrent également que la vitesse à laquelle les informations circulent entre différents modèles neuronaux dépend du niveau de la fonctionnalité dans la hiérarchie : les sons se déplacent plus rapidement, tandis que la signification des mots est plus lente. » Les chercheurs ont appelé ce processus « codage dynamique hiérarchique ». « Pour notre part, il y a eu une sous-estimation historique de la dynamique complexe du traitement neuronal. » conclut Williams. «L’existence d’un lien 1:1 entre la zone cérébrale et la fonction a été supposée. Notre dernière étude montre qu’en fait, une seule caractéristique de l’entrée est transmise entre différentes zones du cerveau au fil du temps, tout comme un train se déplaçant entre les stations de métro. »
