Source : Journal de la Science (site désormais inaccessible)
Par Nicolas Revoy | mercredi 11 septembre 2013
Une après-midi de printemps. Vous êtes allongé dans l’herbe, regardant paisiblement le ciel. Un petit point mobile se déplace au loin : c’est une hirondelle. Vous la regardez voler, de ci, de là… Puis un deuxième point apparaît : c’est une autre hirondelle, qui est entrée dans votre champ de vision, et vole avec la première hirondelle. Au bout de quelques minutes, voilà qu’une troisième hirondelle entre en scène. Puis une quatrième, bientôt suivie d’une cinquième… Bientôt, au-dessus de vous, c’est un nuage d’hirondelles qui effectue un véritable ballet dans le ciel.
Comment votre cerveau parvient-il à évaluer les différentes quantités d’hirondelles présentes dans son champ de vision ? Grâce à une « carte neuronale », révèle une étude publiée le 5 septembre 2013 dans la revue Science. Cette carte neuronale est constituée de plusieurs groupes de neurones bien distincts, qui s’activent chacun pour une quantité spécifique. En d’autres termes, pour la quantité « un », un premier groupe de neurone s’active, tandis que pour la quantité « deux », c’est un autre groupe de neurone qui s’active. Et de même pour des quantités plus importantes…
Pour évaluer les quantités, par exemple estimer le nombre d’oiseaux volant dans le ciel, le cerveau humain dispose d’une « carte neuronale » constituée de différents groupes de neurones qui s’activent selon les quantités à évaluer. Crédits : CopyrightFreePhotos HQ101.com
Pour mieux comprendre, rejouons la scène précédente : lorsque, au début, une hirondelle unique s’est mise à voler sous vos yeux, un groupe de neurones spécifiquement dédié à la quantité « un » s’est activé. Puis, lorsque la deuxième hirondelle est arrivée, un deuxième groupe de neurones dédié à la quantité « deux » est entré en activité, alors que le premier groupe de neurones cessait son activité. Et de même pour la troisième hirondelle, puis la quatrième…
Pour parvenir à ce résultat, Benjamin Harvey et ses collègues de l’Université d’Utrecht (Pays-Bas) ont demandé à huit volontaires de regarder des motifs de points qui se modifiaient au cours du temps, tout en analysant via imagerie par résonance magnétique fonctionnelle les réponses neuronales de leurs cerveaux.
Résultat ? Pour chaque nombre de points, un groupe de neurones différent était activé. Un constat qui révèle donc l’existence dans le cerveau humain de ce que les neurologues nomment une « carte topographique neuronale », dédiée aux quantités.
De plus, les chercheurs ont constaté que plus les quantités étaient élevées, et plus le nombre de neurones qui s’activait était faible. Une découverte qui permet de mieux comprendre pourquoi l’être humain a plus de difficulté à estimer les grandes quantités que les petites.
De précédentes cartes topographiques neuronales avaient déjà été découvertes dans le cerveau. Mais elles concernaient des mécanismes cognitifs moins « évolués » : le toucher, de vue, l’ouïe, l’odeur ou le goût. Par exemple, pour la vue, les neurones qui répondent à une stimulation visuelle venant d’une portion donnée du champ visuel sont situés juste à côté des neurones couvrant les portions adjacentes dans le champ visuel : l’ensemble de ces neurones forme donc une sorte de carte topographique, dont la distribution spatiale reflète celle du champ visuel.
La découverte de cette carte topographique neuronale dédiée aux quantités est donc notable, car elle concerne une aptitude cognitive très évoluée, apparue tardivement au cours de notre évolution. Il est par ailleurs à noter que cette découverte vient confirmer une intuition que les neurologues nourrissaient en réalité depuis longtemps, mais qu’ils n’étaient jusqu’ici jamais parvenus à démontrer.
Ces travaux ont été publiés le 5 septembre 2013 dans la revue Science, sous le titre « Topographic Representation of Numerosity in the Human Parietal Cortex ».