Cette étude, menée par des neurobiologistes des Universités de Tübingen et de Bonn nous explique comment notre cerveau procède pour compter, et pourquoi nos cellules nerveuses sont mieux capables de détecter un petit nombre d’objets, qu’un plus grand nombre. L’équipe décrypte ici, dans la revue Nature Human Behaviour, 2 mécanismes de traitement distincts qui contribuent à expliquer la précision du comptage.
Lorsque 2, 3 ou 4 objets identiques sont placées devant nous, nous sommes capables d’en reconnaître très rapidement le nombre. Cependant, au-delà de 5, les compter nous demande beaucoup plus de temps. Pourquoi ? Cette équipe nous explique qu’en fait, le cerveau enregistre un plus petit nombre différemment d’un plus grand nombre de choses.
2 processus de comptage distincts : nous sommes généralement capables de détecter un petit nombre de choses très rapidement et correctement. Ce processus d’immédiateté est nommé « subitisation ». Cependant, notre cerveau passe à une autre méthode lorsqu’il y a 5 éléments ou plus : cette méthode nécessite plus de temps, et de plus en plus avec le nombre d’objets, et nos réponses deviennent de moins en moins précises. Certains scientifiques ont émis l’hypothèse qu’il existe donc 2 méthodes de traitement différentes dans le cerveau : une méthode précise pour les petits nombres et un mécanisme d’estimation pour un plus grand nombre de choses.
« Cette hypothèse des 2 méthodes, de subitisation et d’estimation restait contestée »,
explique l’un des auteurs principaux, Florian Mormann, chercheur à l’université de Bonn : « il se pourrait aussi que notre cerveau fasse toujours une estimation, mais que les taux d’erreur pour un plus petit nombre de choses soient si faibles qu’ils passent simplement inaperçus ».
L’étude apporte la réponse : elle indique que nous traitons effectivement différemment un petit et un grand nombre de choses.
La même équipe de recherche avait déjà démontré, il y a quelques années, que le cerveau possède des cellules nerveuses responsables du comptage de chaque nombre. Certains neurones se déclenchent, par exemple, principalement pour 2 éléments, d’autres pour 4 éléments et d’autres encore pour 7 éléments. « Cependant, les neurones se déclenchent également en réponse à de légères variations de leur nombre », ajoute l’autre auteur principal, Andreas Nieder, chercheur à l’université de Tübingen :
« Une cellule cérébrale responsable du comptage de «7 » éléments s’active également pour 6 et 8 éléments, mais plus faiblement. La même cellule s’active toujours, mais encore moins pour 5 ou 9 éléments ».
Un « effet de distance numérique » -déjà documenté lors d’expériences menées avec des singes- se produit chez les humains à des niveaux plus élevés. Les chercheurs suggèrent « un mécanisme supplémentaire pour les nombres inférieurs à 5 qui rend ce comptage encore plus précis ». Lorsqu’une cellule cérébrale correspondant à « 3 choses » se déclenche, elle inhibe simultanément les cellules cérébrales correspondant aux nombres 2 et 4. Cela réduit le risque que ces cellules se déclenchent par erreur ou inutilement pour le nombre « 3 ». Cependant, ce mécanisme ne semble pas exister pour les neurones activés pour les nombres 5, 6 ou supérieurs.
C’est d’ailleurs pourquoi le taux d’erreur est accru pour ces nombres plus élevés.
L’observation des cellules cérébrales individuelles -chez des patients épileptiques, implantés avec des électrodes- a permis de mesurer la réaction de ces cellules à des stimuli visuels. Les participants étaient assis devant un écran d’ordinateur sur lequel différents nombres de points apparaissaient pendant une demi-seconde. Les participants devaient indiquer s’ils avaient vu un nombre pair ou impair de points. L’expérience montre :
- l’absence d’erreur jusqu’à 4 points ;
- au-delà de 4, une augmentation du nombre d’erreurs avec le nombre de points, tout comme le temps de réflexion nécessaire pour accomplir la tâche.
Ces travaux ouvrent de nouvelles perspectives sur la manière dont les nombres sont traités dans le cerveau humain. Ils vont permettre aussi de mieux comprendre la dyscalculie, un trouble du développement caractérisé par une mauvaise lecture et une compréhension limitée des chiffres.
Source: Nature Human Behaviour 2 Oct, 2023 DOI: 10.1038/s41562-023-01709-3 Distinct neuronal representation of small and large numbers in the human medial temporal lobe
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Équipe de rédaction SantélogNov 25, 2023Équipe de rédaction Santélog
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