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Où le cerveau fait-il des maths?

by Mylène Durant mai 6 / 15
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Le raisonnement mathématique supérieur est-il lié à la capacité linguistique chez l’humain? Ou cela dépend-il de régions cérébrales qui se spécialisent dans le sens du nombre et les relations spatiales? De nouvelles recherches suggèrent que la deuxième option est la bonne.

Les recherches menées par Stanislas Dehaene (Collège de France, Inserm), Boursier principal au sein du programme Cerveau, esprit et conscience Azrieli de l’ICRA, contribuent à répondre à une question de longue date sur l’origine du raisonnement mathématique. Il appert que les réseaux neuronaux en jeu dans la capacité d’un bébé à savoir que deux vaut plus qu’un sont les mêmes que ceux qu’utilisent les mathématiciens professionnels qui réfléchissent aux questions mathématiques les plus complexes.

« On se demande depuis longtemps d’où proviennent les capacités mathématiques. Nos recherches contribuent à démontrer que le raisonnement mathématique dépend des aires pariétales et dorsales, et que les régions cérébrales en jeu dans les compétences linguistiques n’interviennent aucunement », dit Marie Amalric, doctorante et coauteure de l’article avec le professeur Dehaene.

De nombreux chercheurs avaient spéculé que la capacité à résoudre des problèmes mathématiques supérieurs devait être liée aux compétences linguistiques qui requièrent aussi la manipulation complexe de symboles et de relations. Mais d’autres se montraient sceptiques, y compris Albert Einstein qui a dit, « Les mots ou le langage, qu’ils soient écrits ou parlés, ne semblent pas jouer quelque rôle que ce soit dans mon processus de réflexion. »

Dehaene et Marie Amalric ont étudié quinze mathématiciens professionnels et les ont comparés avec quinze non-mathématiciens ayant une éducation et un statut professionnel similaires. Ils ont posé à chaque sujet des questions d’ordre mathématique et non mathématique pendant que ceux-ci se trouvaient dans un appareil d’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle en mesure de détecter les régions cérébrales les plus actives pendant cet exercice.

Pendant qu’ils étaient dans l’appareil, on a lu à tous les sujets de courtes phrases se composant d’affirmations mathématiques et non-mathématiques, et on leur a demandé si celles-ci étaient vraies, fausses ou bien dénuées de sens. Chez les mathématiciens professionnels, un ensemble spécifique d’aires cérébrales étaient activées quand ils réfléchissaient aux problèmes mathématiques. Cet ensemble comptait certaines aires responsables du sens du nombre chez les bébés, comme il avait été identifié précédemment.

Les problèmes non mathématiques n’activaient pas ces aires et il en allait de même quand les non-mathématiciens traitaient les affirmations mathématiques complexes comme du charabia. Qui plus est, le traitement des problèmes mathématiques utilisait peu ou pas du tout les aires cérébrales associées au traitement des phrases. Chez les mathématiciens professionnels, les mathématiques semblent vraiment utiliser une aire cérébrale différente de celle du langage.

Les quatre domaines mathématiques à l’étude – analyse, topologie, algèbre et géométrie — ont activé les mêmes aires cérébrales.

Les résultats suggèrent que la capacité mathématique supérieure se fonde sur les mêmes circuits fondamentaux dont tout le monde se sert relativement à notre intuition eu égard à la conscience de l’espace, du temps et du nombre. Bien que l’on puisse recourir au traitement du langage quand on apprend les mathématiques, le raisonnement mathématique lui-même semble avoir ses propres aires cérébrales.