Imaginez une droite numérique, avec les valeurs allant de la plus petite à la plus grande. De nouvelles recherches montrent que le cerveau humain utilise un système similaire pour comparer des nombres ; Dans cette étude, les scientifiques ont découvert une « carte mentale » dans laquelle les nombres ont des coordonnées uniques dans le cerveau, ce qui peut nous aider à les classer par ordre de grandeur.
« Les nombres sont des concepts abstraits, mais notre cerveau a des moyens de les organiser qui nous permettent de comparer et de raisonner sur leurs valeurs », ont déclaré les co-auteurs de l’étude. Daniela Valériochercheur postdoctoral dans le Unité de Neuroimagerie Cognitive INSERM-CEA (UNICOG) en France, et Stanislas Dehaène, le directeur de l’UNICOG.
« Ce qui est fascinant, c’est que le cerveau peut rassembler des nombres qui semblent très différents, tels que des nombres entiers (nombres entiers) et des fractions, au sein d’un système commun », ont-ils déclaré à Live Science dans une déclaration commune.
Ce système est une carte pour les deux ensembles de valeurs numériques dans le cerveau, ont-ils rapporté jeudi 22 octobre dans le journal Biologie PLOS.
Pour étudier comment le cerveau représente différents types de nombres, Valério, Dehaene et leurs collègues ont utilisé un scanner d’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) à haute résolution, qui suit le flux sanguin dans le cerveau comme mesure indirecte de l’activité. Ils ont mesuré l’activité cérébrale de 20 adultes tout en effectuant une tâche simple consistant à comparer des nombres – un mélange de fractions et de nombres entiers – et à déterminer si chaque nombre était plus grand ou plus petit que le précédent indiqué.
Les scanners cérébraux ont révélé des schémas d’activité distincts dans le cortex pariétal antéro-inférieur, une partie du cerveau connue pour être essentielle au traitement des nombres. Lorsque les participants comparaient des valeurs numériques, la région du cerveau s’éclairait selon un motif organisé ressemblant à une droite numérique. Les nombres entiers et les fractions étaient représentés le long de cette ligne partagée en fonction de leur taille, plutôt que d’être cartographiés dans des systèmes séparés.
La carte partagée du cerveau rassemble différents formats de nombres dans un système commun basé sur les quantités qu’ils représentent, ont conclu les chercheurs.
« Pour moi, c’est la façon dont le cerveau passe d’un symbole à sa signification », a déclaré Abiot Derbyieneuroscientifique cognitif et fondateur de la société LifeByLogic, qui réalise des évaluations psychologiques.
La fraction « ¼ » contient le chiffre « 4 », mais la valeur de la fraction est beaucoup plus proche de zéro, a-t-il noté. « Les modèles d’activité reflétaient cette relation numérique, allant au-delà des chiffres eux-mêmes », a déclaré Derbie, qui n’a pas participé à la recherche, à Live Science dans un e-mail.
L’idée selon laquelle le cerveau représente la grandeur numérique dans le lobe pariétal est pas nouveau. Cependant, les scientifiques comprenaient surtout comment le cerveau traitait les nombres entiers, alors que sa stratégie pour les fractions n’était pas bien comprise. Le nouveau travail s’appuie sur ces recherches existantes en explorant comment la grandeur numérique et le type de nombre sont traités ensemble.
« Au meilleur de nos connaissances, il s’agit de la première étude à étudier la géométrie des représentations neuronales dans une tâche impliquant à la fois des nombres entiers et des fractions », écrivent les chercheurs dans leur rapport. « À l’avenir, il pourrait être intéressant d’étendre les travaux actuels aux nombres décimaux. »
Grâce à des travaux antérieurs, « les scientifiques savaient déjà que les fractions et les nombres entiers engagent des parties chevauchantes du réseau de traitement des nombres du cerveau », a déclaré Derbie. « Cette étude nous donne une idée plus claire de la façon dont leurs valeurs sont organisées. »
À l’avenir, l’équipe pourrait examiner comment cette représentation neuronale varie selon les personnes d’âges, de niveaux d’éducation et de formations mathématiques différents, a suggéré Derbie. L’étude n’incluait également que des locuteurs natifs du français, et ne reflète donc peut-être pas les différences entre les langues ou les cultures.
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« Je voudrais voir comment cette organisation se développe à mesure que les gens apprennent », a déclaré Derbie. Par exemple, l’équipe pourrait suivre les enfants avant et après leur apprentissage des fractions, pour voir si les changements dans l’activité cérébrale s’accompagnent d’une meilleure compréhension.
Dans la présente étude, les participants ont trouvé plus difficile de comparer des fractions que de comparer des nombres entiers, ont noté les chercheurs ; ils étaient plus lents et faisaient plus d’erreurs en travaillant avec des fractions, ce qui était attendu. Mais les résultats de l’étude ne permettent pas d’expliquer pourquoi.
« Notre étude n’a pas été conçue pour expliquer pourquoi les fractions sont plus difficiles à apprendre ou à comprendre », ont déclaré Valério et Dehaene à Live Science. « Ce qui est nouveau dans notre étude, c’est que nous montrons que ces différents types de nombres sont organisés au sein d’une carte partagée dans le cerveau. »
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