CERVEAU ET NOMBRES

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Approche neurofonctionnelle intégrée

Depuis les années 1980, le développement de modèles cognitifs des représentations et processus mentaux sous-tendant le traitement des nombres et le calcul et la convergence de données lésionnelles plus précises et de données issues des techniques d'imagerie cérébrale fonctionnelle ont permis d'identifier les aires impliquées dans les traitements numériques et de spécifier leur rôle.

Le traitement de la signification quantitative des nombres, quelle que soit la notation symbolique utilisée (par ex., numéraux arabes ou verbaux) et que ce traitement soit explicite ou implicite, repose sur les aires situées autour du sillon intrapariétal (S.I.P.) gauche et droit, et principalement le segment horizontal de ce sillon. Dans des tâches de comparaison de nombres, l'amplitude de l'activation y est corrélée à la difficulté de la comparaison à réaliser, et des lésions permanentes de ces aires chez des patients cérébro-lésés ou des lésions temporaires induites par stimulation électrique chez des individus sains altèrent ou ralentissent le traitement de la signification numérique. Le traitement de magnitudes non numériques (longueur, taille, intensité, durée, etc.) repose aussi sur ces aires. Le traitement de la numérosité (par ex., collection de points) recrute principalement des aires du S.I.P. droit et des aires frontales droites, correspondant peut-être à un système d'accumulation sous-tendant la construction du nombre.

La résolution de problèmes arithmétiques simples (tables d'addition, soustraction et multiplication) repose sur les mêmes aires du S.I.P., et des lésions permanentes ou temporaires de celles-ci produisent des déficits arithmétiques plus ou moins sévères. Conjointement, des activations sont observées dans les aires prémotrices du cortex frontal correspondant au réseau sous-tendant le contrôle des mouvements des doigts, ce qui pourrait constituer une trace de procédures de résolution s'appuyant sur le comptage sur les doigts. La résolution de problèmes arithmétiques simples s'accompagne en outre parfois d'activations dans le gyrus angulaire et dans les gyri temporaux moyens et supérieurs, ainsi que dans la partie postérieure du lobule pariétal supérieur, suggérant à la fois une implication de processus langagiers et de processus attentionnels liés à l'exploration de représentations numériques de nature spatiale dans la récupération des réponses en mémoire. On notera que des lésions focales à proximité du gyrus angulaire (par ex., dans le syndrome de Gerstmann) produisent des déficits arithmétiques, et que des malformations congénitales produisant des modifications anatomiques du cortex pariétal (réduction de matière grise chez des adolescents prématurés ou de matière blanche chez des adolescents présentant un syndrome vélocardiofacial, altérations structurales du S.I.P. chez des femmes porteuses du syndrome de Turner, etc.) sont associées à des troubles ou retards développementaux dans le domaine arithmétique.

Le calcul mental complexe impliquant des nombres à plusieurs chiffres repose quant à lui sur des aires associées à la mémoire de travail visuo-spatiale dans les cortex pariétaux et frontaux et à l'imagerie mentale visuelle à la jonction occipito-temporale, bien que les différences inter-individuelles dans les stratégies de résolution soient ici plus importantes et imposent la prudence dans la généralisation.

Enfin, les mécanismes plus généraux liés au traitement et à la production orale des symboles numériques recrutent les aires visuelles et langagières classiques.

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Écrit par :

  • : professeur, université catholique de Louvain (Belgique)

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Pour citer l’article

Mauro PESENTI, « CERVEAU ET NOMBRES », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 08 mai 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/cerveau-et-nombres/