Quelles sont les origines des remarquables capacités de l'homme à saisir, mémoriser et produire des séquences et des règles complexes, telles qu'elles se manifestent dans le langage et les mathématiques ? Au cours de son évolution, le cerveau humain a peut-être acquis une capacité à représenter des règles imbriquées, basée en partie sur l'expansion des circuits impliquant le gyrus frontal inférieur. Cette hypothèse sera testée à l'aide de mesures comportementales, d'IRM fonctionnelle, de magnétoencéphalographie (MEG), d'électrocorticographie (ECOG) et de techniques d'apprentissage machine chez des primates humains et non humains testés selon des paradigmes identiques.

(1) Nous concevrons une hiérarchie de séquences visuelles et auditives non linguistiques qui imposent des exigences croissantes au codage de règles abstraites. (2) Des études comportementales du pointage temporel et du suivi oculaire étudieront la mémoire de ces séquences chez les adultes, les enfants et les singes macaques humains, et leur extrapolation à des éléments futurs. (3) L'IRM fonctionnelle, la MEG et l'ECOG étudieront la localisation, l'évolution temporelle et le codage neural de ces séquences non linguistiques chez les adultes humains. (4) Dans les mêmes sujets, nous étudierons la représentation des structures linguistiques et mathématiques et déterminerons si elles impliquent les mêmes domaines et principes de codage. (5) Nous enregistrerons également les réponses de l'IRMf et de l'ECOG à cette hiérarchie de séquences non linguistiques chez les singes macaques, à la recherche de correspondances et de différences marquées avec les humains. (6) Les mêmes matériaux non linguistiques seront utilisés dans les études d'IRMf et d'EEG sur des enfants et des nourrissons humains. Notre hypothèse prévoit que les enfants humains pourraient avoir de meilleures performances que les singes adultes. (7) Nous formulerons et testerons des modèles mathématiques qui proposent que le cerveau humain "comprime" les séquences entrantes en utilisant des règles imbriquées (complexité de Kolmogorov), utilise des codes prédictifs pour anticiper sur les entrées futures, et code la syntaxe via des représentations de produits tensoriels.

Les résultats permettront de clarifier les mécanismes cérébraux du langage humain et les capacités d'abstraction, et de faire la lumière sur leur ontogenèse et leur phylogénie.

Chercheur : Stanislas Deheane

Contact : stanislas.dehaene@cea.fr 

Numéro d'agrément : 695403