TROIS LANGUES, UNE SEULE CARTE DU SENS DANS LE CERVEAU

Un lecteur chinois, un auditeur anglais et un autre français peuvent suivre la même histoire, alors que leurs langues n’ont presque aucun mot en commun et construisent leurs phrases autrement. Quelque part, le cerveau doit garder ce que l’histoire veut dire. Yi Guo, Shuqiang Wang et leurs collègues, des Instituts de technologie avancée de Shenzhen de l’Académie chinoise des sciences et de deux universités de Hong Kong, ont cherché ce terrain commun dans l’imagerie cérébrale.

Pas la même activité, les mêmes distances

Leur idée clé : comparer la géométrie plutôt que l’activité. Deux personnes, ou deux langues, peuvent produire des motifs d’activité cérébrale différents pour la même phrase. Mais on peut toujours se demander : quels passages le cerveau traite-t-il comme proches, et lesquels comme éloignés ? Si ces relations tiennent d’une langue à l’autre, le cerveau partage une carte commune du sens, même quand les détails diffèrent.

227 cerveaux, trois langues

L’équipe a réanalysé quatre jeux publics d’enregistrements d’IRM fonctionnelle, 227 participants au total :

• des adultes écoutant Le Petit Prince en anglais (49), en chinois (35) ou en français (28) — trois groupes de personnes différentes ;
• six bilingues chinois–anglais lisant des récits dans les deux langues ;
• douze personnes écoutant des informations en mandarin, qui ont servi à pré-entraîner le système ;
• 97 francophones de naissance écoutant des passages d’Alice au pays des merveilles, comme test indépendant ; 79 d’entre eux ont aussi écouté les mêmes passages en anglais.

Les chercheurs ont construit SemDecoder, un décodeur cérébral. Un modèle de langue multilingue propose des mots suivants possibles ; les signaux du cerveau décident lesquels garder. Le décodeur a retrouvé du contenu porteur de sens dans les trois langues et a battu un décodeur de référence antérieur sur toutes les mesures et tous les jeux de données. Un exemple de l’article : la phrase anglaise « For me, it was like a spring of fresh water in the desert » (pour moi, c’était comme une source d’eau fraîche dans le désert) est ressortie du cerveau sous la forme « Anymore, it was just like a rain of pure water in the desert » (comme une pluie d’eau pure dans le désert). En français, une phrase sur une image dans « un livre sur la forêt vierge » est ressortie en « un livre sur la forêt noire ». Les régions les plus utiles se trouvaient dans les lobes temporaux des deux côtés, dans les trois langues.

La carte commune

Puis les auteurs ont comparé la géométrie. Comparer deux cerveaux demande d’abord de les mettre dans un repère commun : c’est l’alignement, une rotation calculée qui cherche la correspondance la plus fidèle entre les motifs d’activité des deux groupes, sans supposer que les mêmes points du cerveau s’allument. Une fois cet alignement fait, la disposition des épisodes du récit coïncidait largement entre chinois, anglais et français. Les auteurs ont ensuite noté chaque passage sur trois propriétés du sens — à quel point il est concret plutôt qu’abstrait, à quel point il parle de personnes et de relations, et à quel point il est chargé en émotion — et ont cherché dans quelle direction de la carte cérébrale chaque note augmente : ces trois directions pointaient dans le même sens dans les trois langues. Des passages éloignés dans une langue avaient tendance à l’être dans une autre. La concordance tenait chez chaque auditeur et tout au long du récit.

Elle n’était pas uniforme dans le cerveau. La concordance entre langues était la plus faible dans les aires proches des sens et du mouvement, et la plus forte dans les régions associatives de haut niveau — celles qui ne reçoivent pas directement les signaux des oreilles ou des yeux mais les combinent. Rien d’étonnant pour la partie basse de ce gradient : les sons d’une phrase chinoise et d’une phrase française n’ont rien de commun, et les aires auditives entendent cette différence avant tout sens ; la concordance ne peut donc apparaître que plus loin. Ce gradient suivait de près le principal axe connu d’organisation du cerveau, qui va des aires sensorielles et motrices aux régions les plus intégratives (corrélation de 0,80 sur 400 régions cérébrales). Les auteurs suggèrent que ces régions de haut niveau portent des relations entre les sens qui dépendent moins de la forme d’une langue particulière.

Lire une langue jamais apprise

Le test pratique était la généralisation. Un décodeur entraîné sur une langue a fonctionné au-dessus du hasard sur une autre qu’il n’avait jamais vue, dans les six sens possibles entre les trois langues, et aussi chez des bilingues. Un décodeur entraîné sur des auditeurs chinois a reconnu, mieux qu’un réseau non entraîné, lequel de douze passages des francophones écoutaient — en français ou en anglais. Plus il s’appuyait sur les régions de haut niveau, mieux il généralisait.

Enfin, quand on ne disposait que de peu de données cérébrales dans la langue visée, un pré-entraînement sur les autres langues a amélioré le décodage, pour toutes les quantités de données testées. Les auteurs soulèvent une question d’équité : les enregistrements cérébraux ne sont pas disponibles également pour toutes les langues, et emprunter aux langues bien étudiées pourrait aider les autres — même s’ils ne l’ont pas testé directement. Leur étude couvre trois langues ; reste à savoir si la carte commune s’étend à toute la diversité des langues humaines, et comment elle change avec l’expérience propre d’une personne qui parle plusieurs langues.