Ce communiqué est disponible en anglais.
Lorsque vous comparez sur la plage le nombre de grains de sable et celui de plusieurs mouettes, vous utilisez une partie de votre cerveau qui est organisée de manière topographique viennent finalement de montrer des chercheurs. En d'autres termes, les neurones qui travaillent pour estimer les quantités sont disposés de sorte que les plus apparentés communiquent et interagissent sur les distances les plus courtes possibles.
Cette disposition, nommée carte topographique, est caractéristique de tous les sens primaires, que ce soit la vue, l'ouïe, le toucher, l'odeur et le goût, et les scientifiques ont longtemps pensé que le sens du nombre, qui n'est pas un sens primaire mais perçu comme tel, est aussi caractérisé par une telle carte.
Ils ne pouvaient cependant pas la prouver, au point de commencer à douter de son existence.
Dans leur étude, Benjamin Harvey de l'Université d'Utrecht et ses collègues ont identifié des signaux qui prouvent que l'hypothétique carte du sens du nombre est bien réelle.
Cette appréciation des nombres est distincte, c'est important de le noter, des nombres symboliques. « Nous utilisons des nombres symboliques pour représenter les quantités et d'autres aspects de grandeur, mais le symbole en lui-même n'est qu'une représentation » précise Harvey. Il explique aussi que cette sensibilité à la quantité dérive dans le cerveau du traitement de caractéristiques associées aux images tandis que celle aux nombres symboliques provient de la reconnaissance de la forme des chiffres, de leur écriture et des sons utilisés pour les prononcer. « Cette reconnaissance repose sur des parties très différentes du cerveau qui se spécialisent dans le langage écrit ou oral ».
La nouvelle carte de Harvey permettra de mieux comprendre, entre autres, s'il existe une relation entre le traitement des quantités et celui des nombres symboliques.
Pour la mettre au jour, lui et ses collègues ont demandé à huit volontaires de regarder des motifs de points qui changeaient au cours du temps tout en étudiant par IRMf (imagerie par résonance magnétique fonctionnelle) à haut champ les propriétés de la réponse neuronale liées à l'évaluation des nombres dans une région déjà associée à la numération. L'utilisation de cette méthode avancée de neuroimagerie leur a permis d'étudier leurs sujets pendant beaucoup moins d'heures qu'il n'en aurait fallues avec une technique moins puissante.
Avec les données d'IRMf qui en ont résulté, Harvey et son équipe ont utilisé la modélisation des champs récepteurs de populations de neurones pour mesurer la réponse neurale aussi directement et quantitativement que possible. « Ce fut la clé de notre succès » indique Harvey. Cela a permis aux chercheurs de modéliser les propriétés de la réponse humaine vue par IRMf à partir des résultats d'enregistrements effectués sur des macaques qui avaient fait l'objet d'expériences plus complètes sur le sens du nombre.
Ce travail a révélé une disposition topographique de l'évaluation numérique, avec de petites quantités de points codées par des neurones dans une partie du cerveau, et les plus grandes quantités codées ailleurs dans le cerveau.
Cette découverte démontre que la topographie peut émerger non seulement à partir d'un fonctionnement cognitif de bas niveau comme pour les sens primaires, mais aussi à partir d'un de haut niveau.
« Nous sommes très intéressés par le fait que le cortex associatif puisse produire des structures topographiques émergentes » commente Harvey.
Comme les scientifiques en savent déjà beaucoup sur les cartes topographiques et disposent d'outils pour les étudier, le travail de Harvey et coll. pourra les aider à mieux analyser le traitement cérébral sous-jacent à celui des nombres.
« Nous pensons que cela conduira une compréhension bien plus complète des aptitudes numériques et mathématiques propres à l'être humain » souligne Harvey.
Harvey et ses collègues ont été surpris d'obtenir leurs résultats alors qu'ils avaient entendu d'autres chercheurs dans ce domaine évoquer la difficulté de rechercher une carte topographique de l'évaluation des nombres.
Ils ont aussi trouvé des différences intéressantes entre les sujets.
« Le cerveau de chaque personne est un système complexe et très différent » explique Harvey. « J'ai été très surpris que la carte que nous rapportons se trouve dans une région aussi constante chez nos sujets et que les préférences de nombre augmentaient toujours dans la même direction dans le cortex ».
« D'un autre côté, l'ampleur des différences individuelles est aussi frappante » ajoute-t-il. Harvey explique que la compréhension de ce que peut impliquer ces différences pour la perception ou les performances de leurs sujets demandera de nouvelles études.
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