On connaissait déjà la « boîte aux lettres » du cerveau : une région de notre hémisphère gauche spécialisée dans la reconnaissance des mots, et donc essentielle à nos capacités de lecture. Mais des chercheurs du CEA, du CNRS et du Collège de France ont exploré plus en détail ce qui se tramait dans le cerveau lorsqu’on apprend à lire. Leurs travaux, publiés le 6 mars dans la revue Plos Biology, établissent que cette boîte aux lettres se développe dans une zone « libre », précédemment non spécialisée du cerveau, mais qu’elle bloque au passage le développement de la zone dédiée à la reconnaissance des visages. Au sein du centre de recherche du CEA NeuroSpin, dirigé par Stanislas Dehaene, président du nouveau Conseil scientifique de l’Éducation nationale, ils ont observé pendant un an, grâce à l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf), l’évolution du cerveau de dix enfants en cours préparatoire pour décortiquer comment réagissait leurs cerveaux à la vue d’objets, de visages et de mots. Nous avons discuté avec Ghislaine Dehaene-Lambertz, auteure principale de l’étude, de la plasticité du cerveau, des progrès des neurosciences et de la notion de « cerveau augmenté ».

Que nous dit l’apprentissage de la lecture sur le fonctionnement du cerveau ?

D’abord, notre cerveau n’a pas évolué pour apprendre à lire : c’est une acquisition culturelle qu’il a fallu insérer dans des réseaux de neurones a priori pas prévus pour ça. Le système du langage oral existe, lui, depuis tout bébé dans le cerveau, dans une région située au-dessus de l’oreille. La reconnaissance des formes visuelles, elle, se fait dans l’occiput, dans l’arrière de la tête. Le cerveau doit donc trouver un moyen de spécialiser cette région visuelle. Et on constate que quelle que soit la langue ou le système d’écriture, même pour les idéogrammes chinois, c’est toujours la même zone qui se spécialise dans la reconnaissance des mots. La question est : pourquoi est-ce systématiquement cette zone particulière qui est utilisée ?

Ghislaine Dehaene-Lambertz, pédiatre et neuroscientifique.

Et vous avez la réponse ?

Des hypothèses seulement. Contrairement à un ordinateur, le cerveau est un objet spatial : transmettre une information ne doit pas se faire entre deux zones trop éloignées si l’on ne veut pas que ça prenne trop de temps. Il est donc logique que la zone de reconnaissance des mots émerge dans une région proche de celle du langage oral. Nous avons établi que l’apprentissage de la lecture se faisait dans une zone qui ne faisait jusque là pas grand chose. Mais des études passées sur des personnes illettrées ont montré qu'avec le temps, cette même région devenait spécialisée dans la reconnaissance des visages. On bloque cette spécialisation en apprenant à lire, et les personnes lettrées ont une zone pour la reconnaissance des visages beaucoup plus développée dans l’hémisphère droit. Mais on ne sait pas si cette migration forcée a des conséquences.

« Les neurosciences en sont encore à l’étape des premiers télescopes grossiers de Galilée au XVIIe siècle »

Cette spécialisation « culturelle » du cerveau est-elle réversible ? Peut-on imaginer optimiser la plasticité du cerveau en comprenant mieux ces mécanismes ?

Le cerveau semble plus plastique à 6-7 ans que chez l’adulte, qui est déjà spécialisé. C’est intéressant de constater, en discutant avec nos collègues archéologues, que l’apprentissage de la lecture s’est toujours fait vers cet âge là. Chez les Égyptiens, on aurait pu penser que la lecture, qui revêt un aspect un peu sacré, réservé à l’élite, aux prêtres, était transmise plus tard, à l’adolescence, avec l’accès à la fonction. Mais non, l’enseignement s’est toujours fait très tôt, peut-être pour profiter de la plasticité propre à cet âge.

Sur nos images, on ne voit pas de changement de fonction une fois que les neurones sont spécialisés. Mais ça ne veut pas dire que ça ne peut pas être le cas à plus petite échelle. Avec la résolution actuelle des instruments, chaque voxel - l’équivalent des pixel mais en volume - représente des milliers de neurones. On ne sait pas ce qui se passe au sein de ces groupes de milliers de neurones. Les neurosciences en sont encore à l’étape des premiers télescopes grossiers de Galilée au XVIIe siècle…

« Les neurones sont des petites piles électriques. Ils émettent un signal électrique et, au bout, un neurotransmetteur propage l'information au neurone suivant », résume Ghislaine Dehaene-Lambertz. On estime le nombre de neurones dans le cerveau humain à 100 milliards de cellules. © Shutterstock

La comparaison laisse entendre que de vastes découvertes attendent encore d’être à portée de « télescope ».

Pour l’étude présente, nous avons utilisé un scanner IRM à 3 Tesla. NeuroSpin a reçu une machine à plus de 11 Tesla qui va nous permettre d’avoir une résolution bien plus fine. Mais il ne s’agit pas juste de mieux voir, il faut aussi avoir de meilleurs modèles. On est un peu comme la physique du début du XXe siècle, avant Einstein, Bohr et tous ces gens… On n’a pas la théorie pour expliquer comment les cellules créent de la pensée. On attend un peu le Einstein des neurosciences.

« Un bébé est capable d’apprendre sans la quantité de mémoire d’AlphaGo »

Cet Einstein peut-il être l’intelligence artificielle ?

L’IA apporte beaucoup à la recherche. Elle peut donner des pistes mais il faut l’imagination humaine pour créer de nouveaux modèles. Il existe des modèles neuronaux qui imitent plus ou moins le cerveau, mais ils ont besoin de beaucoup trop de mémoire. Un bébé est capable d’apprendre sans la quantité de mémoire d’AlphaGo. Mais d’ici vingt ans, en cumulant de meilleures résolutions et des réseaux de neurones en silicone, on aura probablement beaucoup avancé.

Votre prudence de scientifique détonne avec les ambitions transhumanistes et des projets comme le Neuralink d’Elon Musk, qui veut relier nos cerveaux à Internet…

Neuralink, on peut arriver à le faire sans savoir pour autant comment ça marche. Il est tout à fait possible de concevoir un homme augmenté sans savoir comment ça marche. Un collègue israélien travaille sur un substitut sensoriel pour aveugles qui permette au cerveau d’apprendre à décoder des images à partir du son. Le cerveau est plus intelligent encore qu’on ne le pense, il peut faire plein de choses sans que l’on comprenne bien ses mécanismes. Mais nous, scientifiques, on aimerait bien comprendre quels types de calculs et quels câblages sont derrière tout ça.

« Savoir lire, c’est déjà avoir un cerveau augmenté »

Augmenter le cerveau sans le comprendre semble un peu dangereux, non ?

C’est à la société de répondre à cette question et de savoir ce qu’elle veut faire. Mais, vous savez, savoir lire, c’est déjà avoir un cerveau augmenté. Étonnamment, lire améliore la mémoire verbale. On a aussi découvert que les lettrés avaient une meilleure capacité à comprendre ce qu’ils entendaient dans un environnement bruyant que les illettrés.

Finalement, le champ des neurosciences semble encore contenir largement plus de mystères que de connaissances.

C’est une des sciences qui bouge le plus aujourd’hui. Elle change énormément et c’est l'une des raisons qui explique qu’elle fasse beaucoup le buzz en ce moment. Mais les choses sont probablement très grossières par rapport à ce qu’on fera dans 50 ans. Nous en sommes au même stade que la génétique avant la découverte de la double hélice. Il existe des milliers de types de neurones différents et des milliards de milliards de connexions possibles entre neurones. Sans parler de la glie, qui n’est finalement pas qu’un tissu de soutien des neurones mais intervient sûrement aussi dans les calculs...

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Image à la une : (cc) Laura Dahl / Flickr