•            Il est certain qu’en moins d’une seconde, nous reconnaissons le visage dune personne qui nous est familière et le cerveau humain est un outil imbattable pour reconnaître le visage d’une personne déjà vue, au milieu de photos de visages d’autres personnes.
              C’est un centre à l’arrière du cerveau qui est chargé de cette tâche, après avoir reçu des informations des centres de traitement de la vue qui lui envoient des influx nerveux relatifs au visage vu, mais on ne sait pas exactement comment procèdent ces centres.
              Une chercheuse de l’institut de technologie de Californie a publié le résultat d’une étude sur des singes qui permet de commencer à comprendre ce phénomène.

              Cet institut a montré que chez les macaques la reconnaissance faciale n’était traitée, malgré son caractère complexe, que par à peine plus de 200 neurones, ce qui est extrêment faible par comparaison au nombre de neurones du cerveau.
              Les chercheurs, qui ont implanté des électrodes sur ces neurones ont enregistré leurs réponses à la présentations de nombreux visages différents, dont on avait mesuré de très nombreuses caractéristiques. Les données codées par les neurones du cerveau du singe, semblent être, d’une part des caractéristiques physiques de la peau et des cheveux (couleur, grain…), et surtout des valeurs physiques de la forme du visage, principalement des dimensions caractéristiques.
             Ils ont alors créé un algorithme représentant le processus supposé de fonctionnement des neurones et ont implanté un programme sur ordinateur, créant une image à partir des données caractéristiques des visages. ils ont comparé les photos de nombreux visages humains et les images reconstituée par l’ordinateur qui simulait le fonctionnement des neurones du cerveau. Les images étaient quasi identiques.

    La reconnaissance des visages et des lettres.

              Chez l’homme le centre de reconnaissance comprend beaucoup plus de neurones et on ne connait pas son fonctionnement, car on ne peut implanter des électrodes dans un cerveau humain, tandis que l’IRM ne donne pas, pour le moment, des renseignements sur le fonctionnement d’un petit nombre de neurones.
              On en sait donc pas si les résultats acquis sur le macaque sont transposables à l’homme. 
               Il est certain aussi que la mémoire entre en jeu et aide au processus de reconnaissance lorsqu’il s’agit de personnes connues.
               Le langage code également certaines caractéristiques (couleur des cheveux par exemple).

              Lce centre de reconnaissance des visages subit chez l’enfant qui explore son environnement, puis apprend à écrire et à lire, ce qui exige la reconnaissance de lettres, une évolution considérable et extraordinaire.
              Les données visuelles concernant les mots proviennent d’un centre particulier de la partie occipito-temporale, près des centres d’interprétation visuelle, représenté en rouge sur le schéma,
              Cette zone au début de notre vie, ne connaît évidemment pas l’alphabet et n’a pour rôle que la reconnaissance des visages d’abord (il faut reconnaitre sa mère et sa famille; en jaune sur le schéma), puis la reconnaissance des objets familiers (son biberon, ses jouets; en bleu sur le schéma). La mémoire correspondante est l’homologue de la zone de Geschwind, mais dans l’hémisphère droit.
              Puis quand le bébé va marcher et donc se déplacer, une partie de cette zone et des zones de mémoire, vont se consacrer à la reconnaissance et au stockage des images et des « cartes » de notre environnement. (en vert sur le schéma)
              On arrive à l’empilement du schéma ci dessous.

    La reconnaissance des visages et des lettres.

              Et lorsque l’enfant apprend à lire et à écrire une chose extraordinaire se produit: une partie de la zone destinée à la reconnaissance des visage et des animaux se transforme en une zone de reconnaissance des lettres et des mots écrits (en rouge sur le schéma).


        Un autre phénomène extraordinaire va alorsse passer.

     

    La reconnaissance des visages et des lettres.    Pour pouvoir identifier des visages ou des objets vus sous divers angles, ces centres ont l'habitude de considérer que deux images symétriques "en miroir" correspondent à un même objet. Par exemple sur l'image ci contre le vélo et le triangle.
         Il y a donc un petit problème, car ce n'est pas vrai pour les lettres (b et d) et les mots (ioup et quoi), par exemple.
        Il faut donc que l'enfant inhibe la réaction automatique de ces centres pour leur faire acquérir l'apprentissage de reconnaissance des lettres.
        Son cerveau frontal apprend à envoyer un signal qui bloque la fonction de miroir quand il décide de vouloir lire      
         Et il est possible que chez les enfants dyslexiques, qui ont du mal à différencier les lettres symétriques, cette fonction de blocage soit partiellement déficiente.


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    La bosse des maths existe chez chacun de nous !

              J’ai souvent entendu dire à quelqu’un ayant de bons résultats au lycée en mathématiques qu’il avait la « bosse des maths » et que les filles n’en avait pas : ces affirmations sont absurde.

     

           C’est un psychologue allemand François Joseph Gall, qui étudiait la phrénologie, une pseudo-science du XIXème siècle, qui établit des relations entre la forme du cerveau et les capacités intellectuelles, qui croyait avoir remarqué que les élèves forts en maths, avaient les yeux proéminents et une bosse plus prononcée sur le front.  

          En fait, on peut l'observer chez presque tout le monde au niveau de la voûte crânienne frontale. Elle apparait généralement au cours de la petite enfance et est due à la manière dont l'enfant a été couché : si la tête du nourrisson est toujours posée de la même manière dans son lit, la pression exercée entraine une déformation des cartilages osseux du crâne.

     

          Physiquement nous avons tous les mêmes aptitudes aux maths, qu’on soit homme ou femme. La différence se joue simplement dans l'intérêt qu'on leur porte au cours de l'enfance, du travail dans les études, de l'entrainement et de la mémorisation.

     

          Deux chercheurs de l’unité CEA/INSERM de Neurospin, à Saclay, ont comparé sous IRM les zones du cerveau activées par la résolution de problèmes mathématiques et celles utilisées dans une réflexion plus générale, sur des problèmes historiques.

          Les zones activées par les mathématiques sont en bleu et celle par l’histoire en vert. Ces dernières mettent en jeu la partie avant du cortex préfrontal qui comprend, réfléchit et planifie, ainsi que des aires afférentes à la mémoire du langage.

          Au contraire les problèmes mathématiques mettent en jeu le cortex préfrontal dorsal qui traite de logique et d’abstraction, et les centres des cortex pariétal et temporal qui s’occupent de la représentation, de la reconnaissance et de la mémorisation des formes et de l’espace; 5voir schéma ci-dessous).

    La bosse des maths existe chez chacun de nous !

     

          Il est normal que ces centres qui gèrent les représentations spatiales soient concernés. Ce sont les dimensions qui donnent au nourrisson lla notion de quantité. Par la suite les représentations comme le positionnement sur une ligne, est associé aux nombres négatifs, et celui des parts de gâteau aux fractions.

          Le réseau d’aires cérébrales mis au jour dans cette étude n’est pas seulement impliqué dans les mathématiques de très haut niveau, mais également dans le traitement du nombre et du calcul mental. Les chercheurs ont d’ailleurs pu observer que ce réseau s’activait également en réponse à la simple vue de nombres ou de formules mathématiques chez les mathématiciens professionnels comme chez les non-mathématiciens (des chercheurs de même niveau universitaire, mais sans formation scientifique) qui avaient participé à cette expérience. 

          Les études du CEA en 2016 suggèrent que ce réseau est déjà impliqué dans l’identification du nombre chez les jeunes enfants non encore scolarisés, et qu’il est très ancien dans l’évolution car il est présent lorsque des singes macaques reconnaissent des objets concrets. Cela suppose que ce réseau d’aires cérébrales préexiste à l’apprentissage des mathématiques à l’école, et qu’il se développe ensuite avec l’éducation que l’on reçoit.

     

          Il existe donc un « réseau mathématique » dans le cerveau, qui n’est pas celui du langage, mais qui se sert surtout de signes et d’images et de la représentation spatiale. D’ailleurs certains patients aphasiques  peuvent encore faire du calcul et de l’algèbre, alors qu’ils ne peuvent plus parler. 

     

          Quant aux prodiges de calcul mental que l’on montre dans les spectacles, ils ont une particularité du cerveau : celle de pouvoir basculer plus facilement des mémoires tampons du cerveau, qui servent à garder pendant des temps courts un nombre restreint d’informations vers le cortex frontal, vers la mémoire épisodique à moyen terme, de telle sorte qu’ils peuvent stocker temporairement un grand nombre de données. Ils ont aussi des méthodes de calcul qui ressemblent à des algorithmes d’ordinateur.


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  •       Mon dernier article portait sur "la pensée et le cerveau.
          Je montrais importance du langage (des mots), et j'ai cité plusieurs centres du cerveau qui participent à l'expression orale.
           Je vais aujourd'hui expliciter davantage le rôle de ces centres.

            Lorsque nous parlons ou nous écoutons, beaucoup de zones du cerveau travaillent parce que notre mémoire est très répartie dans le cerveau.
    Cependant certaines zones sont toujours concernées.
        Ce sont trois centres de l'hémisphère gauche, et à un moindre titre les centres analogues de l'hémisphère droit : les centres de Broca, de Wernicke et de Geschwind (voir schéma ci dessous pour l'hémisphère gauche)
    (à noter que pour quelques rares gauchers, les rôles sont inversés entre l'hémisphère droit et gauche). 
        Des faisceaux nerveux extrèmement denses transmettent les informations entre ces trois centres.


        1.) - Aire de WERNICKE : elle “comprend le langage”.
        
        Lorsque nous écoutons quelqu'un, l'oreille transmets les sons à l'aire auditive qui les décrypte et, lorsqu'il s'agit de mots (ou de sons apparentés), les signaux sont transmis à l'aire de Wernicke qui va les analyser, reconnaître s'il s'agit de langage humain et le décrypter en partie. Elle se met en relation avec l'aire de Geschwind pour en comprendre la signification.
        Lorsque nous lisons, ce n'est plus l'aire auditive qui intervient mais les aires visuelles. Le mécanisme est ensuite analogue.
        Enfin lorsque nous voulons parler, c'est encore le centre de Wernicke qui élabore le message. Mais il ne sait pas le transmettre à nos lèvres. 
    De même quand nous voulons écrire, il recherche les mots correspondant aux idées mais il ne sait pas commander nos doigts.
        En fait elle ne sait même pas organiser les mots en phrases
        L'aire de Wernicke “comprend donc le langage” ; une personne dont cette aire est lésée ne comprend plus le sens des mots et ne sait plus s'exprimer significativement.

        2.) - Aire de BROCA : elle “exprime le langage”.

        Pour parler, pour écrire, l'aire de Wernicke a besoin de l'aire de Broca.
        Celle ci va utiliser grammaire et syntaxe et mettre les mots en phrases, puis elle va commander les muscles de la parole ou de l'écriture, par l'intermédiaire du cortex moteur primaire. 
        Une personne dont l'aire de Broca est lésée comprend le langage écrit et parlé, mais ne peut plus s'exprimer ou émet une suite de mots sans liens entre eux..
        Il semble en outre que l'aire de Broca intervient aussi dans les calculs et certains raisonnements mathématiques.
        Elle interviendrait également dans l'organisation de mouvements très complexes mettant en jeu nos muscles, et sans aucun rapport avec le parole (des gestes de grande précision par exemple).
        Donc, l'aire de Broca “organise le langage et commande son expression orale ou écrite”.

        3.) - Aire de GESCHWIND : elle recherche dans la mémoire le sens des mots. ( les neurobiologistes l'appellent aussi du nom barbare de “lobe pariétal inférieur”.)

        Cette zone de l'hémisphère gauche occupe un endroit clé dans le cerveau, à l'intersection des cortex auditif, visuel et sensoriel, avec lesquels il est massivement connecté. De plus, les neurones de cette région ont la particularité d'être « multimodaux », c'est-à-dire qu'ils sont capables de traiter simultanément des stimuli de différentes natures (auditif, visuel, sensitif, moteur, etc). 
        Ces caractéristiques font donc de cette zone un centre idéal pour appréhender les multiples propriétés d'un mot : son aspect visuel, sa fonction, son nom, etc. 
    Elle aide ainsi le cerveau à classifier et à étiqueter les choses, une condition préalable pour former des concepts et une pensée abstraite.
        L'aire de Geschwind est en quelque sorte la “mémoire des mots”. Elle est pour cela en relation avec de nombreux neirones du cerveau qui sont des relais de la mémoire et notamment l'hippocampe "professeur de la mémoire".
        
        Ces zones sont les dernières structures du cerveau à s'être développées durant l'évolution. Elles existent sous une forme rudimentaire dans le cerveau des autres primates, ce qui indique que le langage aurait pu évoluer grâce aux changements survenus dans des réseaux neuronaux préexistants, et pas nécessairement suite à l'apparition de structures cérébrales complètement nouvelles. On peut d'ailleurs apprendre à un chimpanzé le langage des signes des sourds-muets.
        L'aire de Geschwind est aussi l'une des dernières structures à devenir mature chez l'enfant et l'on a des raisons de penser qu'elle jouerait un rôle clé dans l'acquisition du langage. Sa maturation tardive expliquerait entre autres, pourquoi les enfants doivent attendre d'avoir entre 4 et 6 ans avant de commencer à lire et à écrire. 

        4.) - Aires analogues de l'hémisphère droit : 

        Pour suivre une conversation, comprendre un texte ou une plaisanterie, on doit non seulement être capable de comprendre la syntaxe des phrases et le sens des mots mais également de mettre en relation plusieurs éléments et de les interpréter par rapport à un contexte donné.
        En particulier l'expression des visages des individus et l'intonation de leur voix apportent des éléments émotionnels.
        Les aires de l'hémisphère droit interviennent dans divers domaines :

            • La "prosodie", c'est à dire l'intonation et l'accentuation des mots.
     Ainsi, un patient dont l'hémisphère droit  est lésé est incapable d'exprimer une émotion qu'il ressent et se comporte et tient des propos semblant manquer d'affectivité.

            • le discours ou plutôt  son organisation découlant des règles qui régissent sa construction. Ainsi certains patients dont les centres de l'hémisphère droit sont lésés, ont une moins grande capacité à distinguer les indices permettant d'établir un contexte communicationnel, les nuances apportées par certains mots, les intentions de l'interlocuteur, les gestes et expressions du visage ou les conventions sociales (par exemple, on n'aborde généralement pas son frère ou son patron de la même façon).

            • la compréhension du langage non-littéral. Plus de la moitié des phrases que l'on prononce ne désignent pas littéralement ce qu'on veut dire, du moins pas totalement. C'est le cas de l'ironie, des métaphores et des actes de langage indirects, tous reliés aux intentions de notre interlocuteur. 
        L'ironie par exemple, au même titre que les mensonges et les blagues, implique de saisir l'état d'esprit d'un interlocuteur, de même que ses intentions concernant la façon dont ses dires devraient être perçus par autrui . On peut alors comprendre que le blagueur souhaite ne pas être pris au sérieux, alors que l'ironique s'attend à ce que le contraire de son propos soit perçu comme le message final. 
        Les métaphores traduisent également une intention qui n'est pas conforme avec l'interprétation littérale du propos. Ainsi, vous soufflez à votre voisin de classe: « Ce professeur est un somnifère. », le voisin comprend l'analogie sous-entendue entre la pilule et le professeur et conclue que vous trouvez le professeur “casse-pied”.
        Les actes de langage indirects, couramment utilisés dans la vie quotidienne, relèvent de l'hémisphère droit. L'intentionnalité est sous-jacente au message verbal énoncé en tant que tel. Par exemple, lorsque quelqu'un mentionne : « Je ne sais pas quelle heure il est. », on comprend tout de suite que la personne demande indirectement si quelqu'un peut lui dire l'heure.

        • enfin si l'hémisphère gauche comporte la “mémoire des mots”, il semble que ce soit l'hémisphère droit qui comportera celle des nuances, des émotions et des images liées au langage.

        En définitive, même si l'hémisphère gauche est encore vu comme l'hémisphère dominant en matière de langage, le rôle de l'hémisphère droit dans la prise en compte du contexte est important de sorte qu'il est plus juste d'envisager les spécialités langagières des deux hémisphères non plus comme des fonctions séparées, mais bien comme diverses habiletés fonctionnant en parallèle et dont l'interaction rend possible le langage humain dans toute sa complexité.

        

         5.) - L'hippocampe professeur de la mémoire.

        J'ai cité l'hippocampe dans mon dernier article. Son rôle est de faire enregistrer les souvenirs et les connaissances par notre cerveau et de tenir en quelque sorte les adresses des neurones où ces informations sont représentées.
          C'est un  peu comme la fonction "enregistrer" de votre ordinateur, qui en même temps note l'emplacement de l'information sur le disque dur.

          Lorsque le cortex frontal,, le "patron et chef d'orchestre" du cerveau, demande une information donnée, c'est l'hippocampe qui va rechercher cette information, car il sait quels sont les neurones concernés.

        J'espère que vous avez maintenant une petite idée sur les centres qui nous permettent de parler, mais aussi de lire et d'écrire.

        Je reparlerai d'ailleurs de ces centres dans de futurs articles.

     


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         Il m'arrive assez souvent de téléphoner à une entreprise, de tomber sur un répondeur robot, qui me demande de nombreux renseignements et qui ne les comprend pas, et les fait répéter sans succès. C'est horripilant et cela montre la supériorité de notre cerveau sur les machines.
        Je suis toujours émerveillé quand je vois fonctionner le corps humain et notamment nos cerveaux. L’homme construit de nos jours des machines ultra-perfectionnées comme les aéronefs ou certaines machines informatiques, mais il ne fera jamais un robot aussi performant que le cerveau humain, que l’évolution a mis quelques millions d’années à mettre au point.

        Le plus mystérieux est certainement l’élaboration de nos pensées.

        Il ne faut pas croire que les animaux sont dépourvus de pensées : la preuve ils communiquent entre eux.
        Dès que deux animaux sont en présence, ils échangent des signes visuels, auditifs ou olfactifs, qui créent des « images mentales » qu’ils mémorisent dans leur système nerveux et qui constituent une sorte de langage spécifique et particulier. Et ces échanges modifient le comportement de ceux qui y ont participé.
        Certaines espèces vont se servir de phéromones, comme les fourmis, d’autres d’une gestuelle, comme les abeilles; les primates et les oiseaux utilisent des signaux sonores, et les éléphants émettent outre des cris, des infrasons qui se propagent à grande distance dans le sol et qu’ils détectent par leurs pieds.

        Certes la pensée humaine se sert beaucoup d’images (notamment le bébé qui n’a rien d’autre à sa disposition), mais sa pensée repose avant tout sur le langage, et donc lors d’échanges sur des sons, ce qui n’est pas original.
        Mais c’est un système bien plus sophistiqué que celui des animaux, car parler, c’est convenir qu’une série de sons désigne une chose, un objet, une action, un concept. L’un des avantages, c’est qu’on peut désigner par cette combinaison de sons, l’objet même quand il n’est pas là, ou même quand il n’est pas matériels et que nos sens ne le perçoivent pas.
        Chaque langue humaine est donc une convention entre les sons et ce qu’ils représentent : on ne connaît pas de société humaine actuelle sans langage, ni de langage analogue chez d’autres espèces que chez l’être humain.
        Un perroquet peut imiter les sons du langage humain mais ne communiquera jamais de concepts abstraits avec ces sons.
        Par contre les singes supérieurs dont le cerveau est plus proche du nôtre, certes ne peuvent parler car leurs cordes vocales et leur palais ne sont pas adaptés à nos intonations, à nos phonèmes. Mais si on met au point avec eux des conventions de langage, par exemple celui des sourds muets, on peut leur faire comprendre de nombreuses choses et les faire s’exprimer par des phrases simples : sujet, verbe, complément et éventuellement adjectifs. On arrive même à leur faire comprendre des concepts simples : le « moi » dans une glace, le fait qu’une chose soit plaisante, et la beauté (d’une tenue par exemple). Ils différencient les actions (verbes) des objets (noms).

        Quel est le lien entre pensée et langage chez l’être humain ? Pensons-nous vraiment toujours avec le langage ? Pourquoi est-ce souvent si difficile d’exprimer clairement notre pensée ?
        Quand nous nous remémorons un souvenir, certes il est avant tout composé d’images, de scènes, certaines même animées comme au cinéma et dans la réalité. Mais à coté de ces images il y a des mots, qui leur sont automatiquement associés. 
        Notre mémoire est ainsi faite et notre hippocampe va associer images et mots par des connexions entre neurones, qui deviennent automatiques et inconscientes.
        De même nous pouvons imaginer un voyage, une visite, une action que nous allons faire et là encore les mots accompagnent les images, et même souvent les précèdent. Et ce sont des images mentales virtuelles puisque nous n’avons pas encore vécu la scène.
        Et si nous réfléchissons, là les mots deviennent prépondérants et nous nous parlons à nous mêmes mentalement, avec des mots.
        Quand nous parlons, le cortex préfrontal, chef d’orchestre du cerveau, indique ce qu’il veut exprimer, il va chercher les mots avec l’aide de l’hippocampe dans le centre de Geschwind, puis il demande au centre de Broca de fabriquer grammaticalement et « syntaxer » les phrases, et de préparer dans le « centre de vocalisation », la prononciation des mots, qui est ensuite ordonnée aux centres moteurs qui commandent les muscles de la parole.
        Chose extraordinaire, quand nous pensons en nous même, mentalement et sans émettre de son, pourtant le processus est le même. Broca construit les phrase, et le centre  de vocalisation en prépare la prononciation, mais l’action est arrêtée là et aucun son n’est prononcé ensuite.
        Plus extraordinaire encore, quand nous écoutons quelqu’un parler, le centre de Wernicke reconnaît les mots, va les chercher dans le centre de Geschwind et transmet au cortex frontal; mais en même temps nos « neurones miroirs » qui se trouvent da,s les centres moteurs, miment les ordres de prononciation, sans qu’aucun son ne soit émis, mais pour que nous comprenions mieux notre interlocuteur, en « lisant sur ses lèvres ».
        S’exprimer c’est au fond extraordinaire : cela nécessite une maîtrise sémantique, lexicale, syntaxique, grammaticale, orthographique, et finalement vocale si nous parlons, ou de formes et de gestes si nous écrivons.
        Il faut remarquer toutefois que la généralisation de l’écriture favorise et facilite la passation de ces données et méthodes d’une génération à l’autre.

         Dans de prochains articles, je vous perlerai de ces centres du langage et de l'hippocampe, professeur de la mémoire.

        Un autre phénomène m’a toujours frappé. Si on vous fait lire un  texte d’une page par exemple, et qu’on vous demande ce qu’il disait, vous êtes en général capable de répondre : vous avez compris ce que ce texte disait. Mais vous l’exprimez autrement avec des mots et des phrases différentes. Vous avez transformé le texte en un concept des idées qu’il contenait, et vous réexprimez à votre façon ce contexte en mots; il y a là une manipulation conceptuelle que ni l’animal, ni l’ordinateur ne savent faire, mais que notre cerveau fait sans difficulté s’il a appris à le faire.

        Et si on veut encore aller plus loin dans l’admiration, les centre de notre cerveau droit savent mettre des émotions dans l’intonation du langage et reconnaître les sentiments des autres dans leur façon de s’exprimer.
        Notre cerveau est vraiment un outil extraordinaire.

        Cela dit ce n’est pas toujours facile de se comprendre :
            - Il y avait ce que vous pensiez;
            - Il y a ce que vous avez voulu dire;
            - Il y a ce que vous avez dit (et ce que vous n’avez pas dit);
            - il y a ce que j’ai entendu (et ce à quoi je n’ai pas fait attention);
            - il y a ce que j’ai compris; (en fonction de ma personnalité et de mon expérience);
            - il y a ce que j’ai retenu; (ou ce que j’ai voulu retenir).
                • était ce que vous pensiez initialement ?
                • et qu’en a retenu mon voisin; sûrement pas la même chose que moi!


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