Publié le 14 juin 2017
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Cerveau en couleurs

Une étude menée par des chercheurs du CEA a montré que le cerveau structure les phrases qui lui parviennent en ensemble de mots formant une syntaxe complète, ce qui appuie une théorie bien connue des linguistes, la théorie des arbres syntaxiques.

Vous êtes en train de comprendre cette phrase que vous lisez. Mais savez-vous pourquoi ? Des chercheurs du CEA et de l’INSERM ont publié en avril dans Proceedings of the national academy of Science (PNAS) un article révélant de grandes avancées dans la recherche du mécanisme de compréhension des éléments de langage par notre cerveau.

Le cerveau analyse les phrases qui lui parviennent. Leur cohérence est le résultat d’une décortication méticuleuse de leur structure et de leur sens. Les théories linguistes développées dans les années 50 proposent que les phrases soient structurées en enchâssements d’idées et de mots se faisant écho les uns aux autres. À partir de cette idée, on peut les représenter sous forme d’arbres, appelés arbres syntaxiques. Un exemple donné par les chercheurs est le suivant : [les linguistes joyeux] [dessinent [un diagramme]]. Mais cette théorie correspond-elle à la manière dont le cerveau perçoit et analyse réellement les phrases ?

Une étude qui plonge dans votre tête

Pour répondre à cette question, des chercheurs du CEA Paris-Saclay ont enregistré l’activité électrique des neurones contenus dans la matière grise de 12 patients épileptiques. Ces patients possèdent un dispositif intracrânien déjà implanté dans le cadre d’études cliniques sur leur pathologie, et l’épilepsie ne touche pas les zones du cerveau dédiées au langage, ce qui en fait des sujets d’étude intéressants.

Alors que les patients lisent des phrases mot à mot, les neurones des aires du langage s’activent et le signal traduisant cette activité augmente au fur et à mesure que les mots apparaissent. Mais si ces mots peuvent être agencés pour créer une phrase ayant une structure syntaxique complète, alors le signal retombe brusquement. Ceci peut être la trace d’une activité cérébrale de « fusion » des mots en concepts. Cette hiérarchisation des mots est essentielle à l’hypothèse des arbres syntaxiques, et ces résultats tendent à montrer sa véracité. Cette diminution du signal associée à une fusion n’est pas observée lorsque les mots sont tirés d’une liste aléatoire.

Cette expérience peut expliquer pourquoi nous mémorisons plus facilement des mots lorsqu’ils sont associés à une phrase mnémotechnique plutôt qu’en liste désordonnée. Ces résultats peuvent également servir à comprendre les étapes précoces de l’émergence du langage chez les primates.

Le cerveau assimile les mots ayant une cohérence syntaxique.

Le cerveau assimile les mots ayant une cohérence syntaxique. L’activité neuronale augmente avec le nombre de mots présentés au patient puis diminue brusquement lorsque ces mots peuvent être intégrés dans un groupe syntaxiquement cohérent. Chaque point rouge représente une électrode où l’effet est significatif. © Nelson, et al.

 

Les aires du langage dans le cerveau

Il existe plusieurs aires dédiées au langage dans le cerveau. En voici quelques exemples. L’aire de Broca, divisée en deux zones principales, est connue pour participer principalement au traitement phonologique, à la sémantique et à la mémoire verbale. Certains malades dont l’aire de Broca était lésée ne pouvaient prononcer qu’une seule syllabe, bien que leur compréhension auditive reste inaltérée. L’aire de Wernicke, quant à elle, est impliquée dans la compréhension du langage : certains patients dont l’aire de Wernicke est abîmée peuvent parler, mais leurs phrases sont dénuées de sens. Enfin, le cerveau comporte les zones nommées gyrus supramarginal et gyrus angulaire, respectivement impliqués dans l’articulation des mots et dans le traitement sémantique.

Pour en savoir plus : 

  • Étude d’origine : Mattew J. Nelson et al. PNAS May 2, 2017 vol. 114 no. 18, Neurophysiological dynamics of phrase-structure building during sentence processing.