Notre cerveau fonctionne un peu comme la fonction de saisie semi-automatique de votre téléphone – il essaie constamment de deviner le mot suivant lorsque nous écoutons un livre, lisons ou menons une conversation. Contrairement aux ordinateurs de reconnaissance vocale, notre cerveau fait constamment des prédictions à différents niveaux, du sens et de la grammaire aux sons spécifiques de la parole. C’est ce que des chercheurs de l’Institut Max Planck de psycholinguistique et de l’Institut Donders de l’Université Radboud ont découvert dans une nouvelle étude. Leurs conclusions sont publiées dans PNAS.
Ceci est conforme à une théorie récente sur le fonctionnement de notre cerveau : c’est une machine à prédictions, qui compare en permanence les informations sensorielles que nous captons (comme les images, les sons et le langage) avec des prédictions internes. « Cette idée théorique est extrêmement populaire en neurosciences, mais les preuves existantes sont souvent indirectes et limitées à des situations artificielles », explique l’auteur principal Micha Heilbron. « J’aimerais vraiment comprendre précisément comment cela fonctionne et le tester dans différentes situations. »
La recherche cérébrale sur ce phénomène se fait généralement dans un cadre artificiel, révèle Heilbron. Pour évoquer des prédictions, les participants sont invités à fixer un seul motif de points en mouvement pendant une demi-heure, ou à écouter des motifs simples dans des sons comme ‘bip bip boop, bip bip boop, …. « Des études de ce type révèlent en effet que notre cerveau peut faire des prédictions, mais pas que cela se produit toujours aussi dans la complexité de la vie quotidienne. Nous essayons de le sortir du cadre du laboratoire. Nous étudions le même type de phénomène, comment le cerveau traite des informations inattendues, mais ensuite dans des situations naturelles beaucoup moins prévisibles. »
Hemingway et Holmes
Les chercheurs ont analysé l’activité cérébrale de personnes écoutant des histoires d’Hemingway ou de Sherlock Holmes. Dans le même temps, ils ont analysé les textes des livres à l’aide de modèles informatiques, appelés réseaux de neurones profonds. De cette façon, ils ont pu calculer pour chaque mot à quel point il était imprévisible.
Pour chaque mot ou son, le cerveau fait des attentes statistiques détaillées et s’avère extrêmement sensible au degré d’imprévisibilité : la réponse cérébrale est plus forte chaque fois qu’un mot est inattendu dans le contexte. « En soi, ce n’est pas très surprenant : après tout, tout le monde sait que vous pouvez parfois prédire la langue à venir. Par exemple, votre cerveau « remplit » parfois automatiquement le blanc et termine mentalement les phrases de quelqu’un d’autre, par exemple s’il commence à parler. très lentement, bégaient ou sont incapables de penser à un mot. Mais ce que nous avons montré ici, c’est que cela se produit en continu. Notre cerveau devine constamment des mots; la machinerie prédictive est toujours activée. »
Plus qu’un logiciel
« En fait, notre cerveau fait quelque chose de comparable à un logiciel de reconnaissance vocale. Les reconnaissances vocales utilisant l’intelligence artificielle font aussi constamment des prédictions et se laissent guider par leurs attentes, tout comme la fonction d’auto-complétion de votre téléphone. Néanmoins, nous avons observé un grand différence : les cerveaux prédisent non seulement des mots, mais font des prédictions à de nombreux niveaux différents, du sens abstrait et de la grammaire aux sons spécifiques. »
Il y a de bonnes raisons à l’intérêt continu des entreprises technologiques qui souhaitent utiliser de nouvelles connaissances de ce type pour créer de meilleurs logiciels de reconnaissance de langage et d’image, par exemple. Mais ces types d’applications ne sont pas l’objectif principal de Heilbron. « J’aimerais vraiment comprendre comment fonctionne notre machinerie prédictive à un niveau fondamental. Je travaille maintenant avec le même dispositif de recherche, mais pour les perceptions visuelles et auditives, comme la musique. »
