L'être humain est capable de manipuler mentalement des quantités. Les neurosciences ont déjà identifié à grosses mailles les régions du cerveau activées lors de tâches numériques, de la perception visuelle de quantités à des opérations mathématiques plus ou moins complexes. Elles ont aussi identifié les codes neuronaux représentant les quantités individuelles perçues visuellement. Mais comment notre cerveau combine-t-il ou transforme-t-il les représentations des quantités pendant une opération de calcul mental ? Comment code-t-il une quantité lorsque celle-ci est générée par un calcul ?
Des chercheurs d’UNICOG (équipe « le cerveau computationnel ») et de BAOBAB (labortoire METRIC) – département NeuroSpin – ont mis à profit l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle à ultra haut champ (IRM 7T) pour imager chez des volontaires adultes l'activité cérébrale générée par la présentation visuelle d'une quantité et celle issue d'un processus de calcul mental. La tâche consistait à réaliser un calcul approximatif impliquant de générer mentalement des nouvelles quantités à partir d'une quantité de points perçus.
Les résultats de l'étude ont été publiés dans
Nature Communications. Alors que les motifs d'activité cérébrale sont détectés le long de la voie visuelle dorsale et dans les régions frontales et occipito-temporales en réponse à la perception de quantités, l'activité cérébrale correspondant à la représentation de quantités générées durant des opérations de calcul mental est quant à elle détectée principalement dans des régions supérieures telles que le gyrus angulaire et le cortex préfrontal latéral.
Surtout, l'étude identifie des sous-régions du sillon intra-pariétal, typiquement impliquées dans l'intégration sensori-motrice, comme étant les seules à partager un même codage des nombres perçus et de ceux générés lors de l'opération mentale.
Ces résultats de recherche fondamentale apportent une compréhension plus rigoureuse des processus neuronaux donnant lieu aux capacités numériques, et pourront permettre dans le futur de tester plus précisément la nature des troubles de ces capacités, observés par exemple dans la dyscalculie.
Contact institut des sciences du vivant Frédéric-Joliot :