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Posté par Redbran le Mercredi 10/05/2017 à 00:00
Une avancée dans la compréhension du code neural du langage
Des chercheurs du CEA et de l'Inserm, réunis au sein de l'institut NeuroSpin (1), mettent en évidence un traitement dynamique des phrases, en tant que structures enchâssées et cohérentes de mots, par le cerveau. Ces résultats sont publiés dans la prestigieuse revue Proceedings of the national academy of Science, PNAS, le 17 avril 2017.

En observant l'activation (Activation peut faire référence à :) des neurones dans les aires (Aires (en espagnol, les airs) est une compagnie aérienne intérieure de Colombie.) du langage, les scientifiques ont pu démontrer que lors de l'analyse des phrases, le cerveau (Le cerveau est le principal organe du système nerveux central des animaux. Le cerveau traite les informations en provenance des sens, contrôle de nombreuses fonctions du corps, dont la...) humain compresse (Une compresse (du Latin compressa désignant une chose pliée et serrée) est une pièce de gaze, repliée plusieurs fois sur elle-même, en carré le plus souvent, servant de petit...) les suites cohérentes de mots en structures hiérarchiques enchâssées les unes dans les autres.

Si les phrases semblent se dérouler de manière linéaire et séquentielle, mot après mot, dès les années 1950 de nombreux linguistes, tel que Noam Chomsky (Avram Noam Chomsky (né le 7 décembre 1928, à Philadelphie, Pennsylvanie) est professeur honoraire de linguistique au Massachusetts Institute of Technology. Considéré comme le fondateur de la grammaire générative et transformationnelle, il...), ont postulé que la théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer, examiner ». Dans le langage courant, une théorie est une idée ou une connaissance spéculative,...) linguistique devait les décrire sous la forme de structures enchâssées et récursives, que l'on peut représenter comme des arbres: ce sont les arbres syntaxiques.

Cependant, ces propositions de la linguistique théorique restent débattues, car on ignore si le cerveau humain manipule réellement des arbres syntaxiques et comment il les code. Afin de comprendre comment le cerveau analyse les phrases, les chercheurs ont enregistré l'activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) électrique de populations de neurones corticaux (2) chez 12 patients épileptiques (3) qui, dans le cadre de l'exploration (L'exploration est le fait de chercher avec l'intention de découvrir quelque chose d'inconnu.) clinique de leur maladie (La maladie est une altération des fonctions ou de la santé d'un organisme vivant, animal ou végétal.), 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 (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) 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 (Dans l'intonation, les changements de fréquence fondamentale sont perçus comme des variations de hauteur : plus la fréquence est élevée, plus la hauteur perçue est haute...) une phrase, mais pas pour une suite de mots de même longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus éloignées. Lorsque l’objet est filiforme ou en forme de lacet, sa...) 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.


Régions de l'hémisphère gauche où l'activité croit et décroit selon le nombre de mots qui doivent être intégrés dans un syntagme. Chaque point rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.) représente une électrode où l'effet est significatif. © Nelson, et al.

Ces résultats sont également un premier pas important vers la compréhension des architectures (Architectures est une série documentaire proposée par Frédéric Campain et Richard Copans, diffusé sur Arte depuis 1995.) cérébrales propres au cerveau de l'homme (Un homme est un individu de sexe masculin adulte de l'espèce appelée Homme moderne (Homo sapiens) ou plus simplement...) et qui ont permis l'émergence, au cours de l'évolution des primates (Les primates (du latin primas, atis signifiant « celui qui occupe la première place ») constituent un ordre au sein des mammifères placentaires. Ce clade...), de la faculté de langage.

Les arbres syntaxiques:

Pour les linguistes, les arbres syntaxiques permettent de représenter la structure hiérarchique des phrases. Chaque nœud de l'arbre (Un arbre est une plante terrestre capable de se développer par elle-même en hauteur, en général au delà de sept mètres. Les...) représente un "syntagme", c'est-à-dire une structure qui regroupe un ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme un tout », comme...) cohérent de mots ou d'autres syntagmes. On parle de "groupe nominal" (GN), verbal (GV), prépositionnel (GP), etc. Les phrases telles que "Marie pense que Susan a dit que Paul aime le chocolat" montrent que le langage peut être récursif: toute phrase peut être rallongée en ajoutant un niveau supplémentaire à l'arbre syntaxique.

Exemple d'un arbre syntaxique. © Univ-lille3


Note:
(1) Et en collaboration avec des scientifiques de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un tel institut.) du cerveau et de la Moelle, du département de Neurologie (La neurologie est la discipline médicale clinique qui étudie l'ensemble des maladies du système nerveux, et en particulier du cerveau. Cette spécialité médicale s'est séparée de la psychiatrie au...) du Massachussets General Hospital (Harvard, Massachusetts, États-Unis), de l'Université Stanford (La Leland Stanford Junior University, plus connue sous le nom d'université Stanford, est l'une des plus prestigieuses universités américaines. Située au cœur de la Silicon Valley, séparée de...) (Californie, États-Unis) et du département de linguistique de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études...) Cornell (New York, États-Unis).
(2) Les neurones corticaux sont les neurones présents dans le cortex (En biologie, le cortex (mot latin signifiant écorce) désigne la couche superficielle ou périphérique d'un tissu organique.) (ou matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état gazeux. La matière occupe de...) grise) qui recouvre les deux hémisphères cérébraux.
(3) L'épilepsie n'est pas une maladie linguistique affectant le langage et les patients présentent tous un fonctionnement normal du langage.


Références publication:
?Neurophysiological dynamics of phrase-structure building during sentence processing, Matthew J. Nelsona, Imen El Karouib, Kristof Giberc, Xiaofang Yang, Laurent Cohenb, Hilda Koopman, Sydney Cash, Lionel Naccacheb, John T. Haleg, Christophe Palliera, and Stanislas Dehaene. PNAS, 17 avril 2017.

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Source: CEA