Des « neurones mathématiques » identifiés dans le cerveau
Le cerveau possède des neurones qui se déclenchent spécifiquement lors de certaines opérations mathématiques. C’est ce que montre une récente étude menée par les universités de Tübingen et de Bonn.
Des neurones actifs seulement pour les mathématiques
Ces résultats indiquent que certains des neurones détectés sont actifs exclusivement pendant les additions, tandis que d’autres le sont pendant les soustractions. Ils ne se soucient pas de savoir si l’instruction de calcul est écrite sous forme de mot ou de symbole.
Cinq femmes et quatre hommes ont participé à l’étude actuelle. Des électrodes ont été implantées dans le lobe temporal du cerveau pour enregistrer l’activité des cellules nerveuses. Pendant ce temps, les participants devaient effectuer des tâches arithmétiques simples. « Nous avons constaté que des neurones différents s’activaient pendant les additions et pendant les soustractions », explique le professeur Florian Mormann du département d’épileptologie de l’hôpital universitaire de Bonn.
Des neurones d’addition et de soustraction
Certains neurones ne réagissaient pas uniquement au signe « + » et d’autres uniquement au signe « – » : « Même lorsque nous avons remplacé les symboles mathématiques par des mots, l’effet est resté le même », explique Esther Kutter, qui effectue son doctorat dans le groupe de recherche du professeur Mormann. « Par exemple, lorsqu’on a demandé aux sujets de calculer ‘5 et 3’, leurs neurones d’addition se sont remis en action, alors que pour ‘7 moins 4’, ce sont leurs neurones de soustraction qui l’ont fait. »
Cela montre que les cellules découvertes codent effectivement une instruction mathématique pour l’action. L’activité cérébrale a donc montré avec une grande précision le type de tâches que les sujets testés étaient en train de calculer : Les chercheurs ont introduit les schémas d’activité des cellules dans un programme informatique d’auto-apprentissage.
En même temps, ils ont indiqué au logiciel si les sujets étaient en train de calculer une somme ou une différence. Lorsque l’algorithme a été confronté à de nouvelles données d’activité après cette phase d’apprentissage, il a pu identifier avec précision au cours de quelle opération de calcul elles avaient été enregistrées.
Le professeur Andreas Nieder, de l’université de Tübingen, a supervisé l’étude avec le professeur Mormann. « Les expériences menées sur les singes nous ont appris que des neurones spécifiques à certaines règles de calcul existent également dans leur cerveau », explique-t-il. « Chez l’homme, en revanche, il n’existe pratiquement aucune donnée à cet égard ».
Il y en a dans le cortex parahippocampique
Au cours de leur analyse, les deux groupes de travail sont tombés sur un phénomène intéressant : l’une des régions du cerveau étudiées était le cortex dit parahippocampique. Là aussi, les chercheurs ont trouvé des cellules nerveuses qui s’activaient spécifiquement lors de l’addition ou de la soustraction. Toutefois, en résumé, différents neurones d’addition sont devenus alternativement actifs au cours d’une seule et même tâche arithmétique.
Au sens figuré, c’est comme si la touche « plus » de la calculatrice changeait constamment d’emplacement. Il en allait de même pour la soustraction. Les chercheurs parlent également de « codage dynamique ».
Nos capacités symboliques
« Cette étude marque une étape importante vers une meilleure compréhension de l’une de nos capacités symboliques les plus importantes, à savoir le calcul avec des nombres », souligne Mormann. Les deux équipes de Bonn et de Tübingen veulent maintenant étudier le rôle exact que jouent les cellules nerveuses découvertes dans ce domaine.
Cette recherche a été publiée dans Current Biology.
Source : University of Bonn
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