​En observant l’activité électrique des neurones dans les aires du langage, des chercheurs de l'Institut des sciences du vivant Frédéric-Joliot, à NeuroSpin, ont démontré que lors de l’analyse des phrases, le cerveau humain compresse les suites cohérentes de mots en structures hiérarchiques enchâssées les unes dans les autres.

Afin de comprendre comment le cerveau analyse les phrases, les chercheurs ont enregistré l’activité électrique de populations de neurones corticaux chez 12 patients épileptiques qui, dans le cadre de l’exploration clinique de leur maladie, étaient déjà équipés d’électrodes implantées dans l’hémisphère gauche du cerveau. Ces patients lisaient des phrases simples dont chaque mot était présenté successivement. 

L’analyse des enregistrements révèle que l’activité électrique des aires du langage croit avec le nombre de mots présentés, mais décroit soudainement à chaque fois que le mot peut être combiné avec les précédents pour former une structure syntaxique complète. Cette diminution de l’activité suggère que, lors de l’analyse des phrases, le cerveau humain compresse les suites cohérentes de mots en structures hiérarchiques enchâssées les unes dans les autres. Les résultats de l’analyse montrent que la compression en structures hiérarchiques est observée pour une suite cohérente de mots formant une phrase, mais pas pour une suite de mots de même longueur extraits d’une liste. C’est ce qui explique probablement que les individus se remémorent plus facilement des mots qui leur sont présentés lorsqu’ils appartiennent à une phrase, tel que dans une phrase mnémotechnique, que des mots pris dans une liste de même longueur sans lien hiérarchique. 

C'est la première fois que les neurosciences démontrent la théorie linguistique, notamment postulée par Noam Chomsky, selon laquelle les phrases sont décrites sous la forme de structures enchâssées et récursives, que l’on peut représenter comme des arbres syntaxiques.