Comment le cerveau remplit les vides du langage

Une nouvelle étude montre que lorsque vous terminez les phrases de votre conjoint ou répondez à une question à remplir, vous engagez la station relais du cerveau pour les souvenirs.

C’est un domaine qui jusqu’à présent était largement négligé par les scientifiques qui étudient les langues, selon des chercheurs de l’Université de Californie à Berkeley.

Bien que parler et comprendre le langage s'inspirent manifestement de nos souvenirs, la plupart des études considèrent le langage et la mémoire comme des fonctions distinctes du cerveau, ignorant toute interconnexion, notent les chercheurs.

Dans leur nouvelle expérience, les psychologues de Berkeley montrent que la mémoire et le langage sont profondément liés, via l'hippocampe, qui joue un rôle clé dans les associations mémorielles.

Situé au centre du cerveau, l'hippocampe agit comme un routeur pour relier des souvenirs liés - la couleur, la forme, la sensation, l'odeur et le goût d'une orange, par exemple - afin que nous puissions faire des associations.

Le rôle de l'hippocampe dans la relation entre les mots entrants et les connaissances stockées est nécessaire pour comprendre et générer le sens des phrases, selon les chercheurs.

Récemment, il a été rapporté que les patients souffrant de lésions de l'hippocampe présentaient exactement le type de symptômes auquel on s'attendrait si l'hippocampe était impliqué dans des associations linguistiques: des problèmes pour relier les significations des mots et extraire des informations contextuelles des phrases et du discours, ont déclaré les chercheurs.

«Le lien entre la langue et l'hippocampe pourrait être une explication de certains des déficits linguistiques que nous constatons chez les patients qui ne présentent pas de lésions des zones linguistiques du cerveau», a déclaré Vitória Piai, ancienne boursière postdoctorale de l'Université de Californie à Berkeley, maintenant chercheur principal à l'Université Radboud de Nimègue, aux Pays-Bas.

«Je pense qu'une fois que nous commencerons à étudier la langue telle qu'elle se passe dans la vraie vie, nous constaterons que l'hippocampe fait plus au service de la langue que nous ne le pensions auparavant.

Pour leur étude, les chercheurs ont enregistré l'activité neuronale à l'aide d'électrodes insérées dans l'hippocampe de 12 personnes en entendant des phrases à remplir avec une réponse évidente: «Il a balayé le sol avec un ________», par exemple.

Dans la plupart des sujets, l'hippocampe a montré une activité hautement synchronisée alors qu'ils se concentraient sur la bonne réponse tout en écoutant les phrases, mais avant qu'une image de la réponse ne soit affichée. C'était un signe que la région faisait des associations dans tout le cerveau pour trouver le bon mot: dans ce cas, balai, ont expliqué les chercheurs.

Selon Piai, l'enregistrement du cerveau profond capture des tirs de neurones millisecondes par millisecondes, montrant précisément comment le cerveau traite le langage en temps réel.

Les études du langage utilisent le plus souvent l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf), qui mesure le flux d'oxygène dans le cerveau, un processus lent qui ne permet pas aux chercheurs de mesurer les activités qui se déroulent en une fraction de seconde, a-t-elle expliqué.

"Les études avec l'IRMf montrent où les choses pourraient être connectées, mais cela ne vous dit pas comment le cerveau met ces choses ensemble", a déclaré Piai.

«Je pense que vous ne pouvez arriver à la question du« comment »qu’une fois que vous commencez à utiliser l’électrophysiologie, qui a une relation plus directe avec l’activité neuronale du signal que le sang désoxygéné.Cette expérience est tellement excitante en raison de la possibilité que nous allons commencer à comprendre le langage et la mémoire de manière plus intégrée, commencer à l'examiner comme cela se produit réellement.

«Le langage est quelque chose qui a été classiquement considéré comme évoluant et se produisant dans le cortex, c'est pourquoi nous avons le langage et pas les rats», a déclaré le co-auteur Robert Knight, professeur de psychologie à l'Université de Californie à Berkeley et ancien directeur de l'Institut de neurosciences Helen Wills.

«Malgré le fait que la zone hippocampique de la partie médiale du lobe temporal est bien connue pour être liée à la mémoire spatiale et verbale chez l'homme, les deux champs ont été comme des navires courant dans le brouillard, ignorant que l'autre navire est là. "

Dans la nouvelle étude, menée chez des patients épileptiques subissant des études d'électrodes intracrâniennes à l'Université de Californie, au Irvine Medical Center et au Stanford University Medical Center pour localiser la source de leur activité cérébrale anormale, Piai a profité d'un effet comportemental bien connu pour explorer le implication de l'hippocampe dans le langage. Elle a enregistré uniquement à partir de l'hémisphère non épileptique du cerveau.

Des études antérieures sur le langage ont montré que les gens remplissent le blanc plus rapidement lorsqu'une phrase n'a qu'une seule réponse évidente - «Elle a verrouillé la porte avec le ________», par exemple - que lorsque la phrase a de nombreuses réponses possibles, telles que «Elle est venue ici avec le ________. »

Dans la nouvelle étude, les sujets ont entendu des phrases de six syllabes, suivies d'une pause, puis d'un bref éclair d'une image de la réponse. On a demandé aux sujets de nommer l'image.

Chez 10 des 12 sujets, seules les phrases contraintes - celles avec une seule réponse évidente - ont provoqué une rafale d'ondes thêta synchronisées dans l'hippocampe, activité caractéristique de l'hippocampe lorsqu'il fait une association de mémoire.

"Vitória a montré que lorsque vous enregistrez directement à partir de la région de l'hippocampe humain, à mesure que la phrase devient plus contraignante, l'hippocampe devient plus actif, prédisant essentiellement ce qui va se passer", a déclaré Knight. «L'hippocampe a commencé à développer une activité thêta rythmique qui est liée à l'accès à la mémoire et au traitement de la mémoire.»

Au fil des ans, Knight et d'autres ont étudié l'activité cérébrale à l'aide d'électrodes à la surface du cerveau, ce que l'on appelle l'électrocortiocographie, ou insérées dans le cerveau, appelé enregistrement intracrânien, et ont montré que les neurones de la mémoire vibrent entre un et 80 cycles par seconde. Cependant, les neurones représentant des souvenirs associés vibrent avec un rythme «thêta» de l'ordre de quatre à huit cycles par seconde.

Une théorie est que lorsqu'un de ces neurones associés est déclenché, tous ceux qui vibrent avec la même fréquence se déclenchent simultanément, nous rappelant des souvenirs liés. L'odeur d'une orange déclenche une image dans l'esprit, le goût et l'odeur d'une orange et toutes les émotions positives ou négatives liées aux oranges.

De même, une phrase contrainte créerait progressivement des vibrations synchronisées entre les souvenirs associés. Pour la phrase «Il a balayé le sol avec un ________», «balayé» et «plancher» déclenchent des vibrations synchronisées dans différents ensembles de neurones codant des souvenirs liés, chevauchant le seul mot étroitement lié aux deux: «balai».

Piai soupçonne que lorsque nous entendons des phrases sans contrainte, les mots n'évoquent pas d'associations liées ou qui se chevauchent.

Les nouvelles découvertes pourraient ouvrir un tout nouveau domaine d'étude avec des enregistrements intracrâniens pour sonder les détails du lien entre le langage et la mémoire, a déclaré Knight.

«Cette étude montre que la mémoire contribue car une phrase évolue dans le temps; c'est une partie en temps réel de notre système linguistique, pas un esclave du système linguistique », a-t-il dit.

L'étude a été publiée dans la revue Actes de l'Académie nationale des sciences.

Source: Université de Californie à Berkeley