(Microsoft PowerPoint - L3_rese08

18/12/2008
Langage modulaire / grounded
Les réseaux du langage
Données de l’imagerie cérébrale
• Psycholinguistique classique : langage
modulaire, représentations abstraites.
• ortho/phono/morpho/sémantique/visuel/audio
Marie Montant
L3 Neurosciences - 2008
Dual Read
Out Model
(Coltheart)
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18/12/2008
Langage modulaire / grounded
Langage modulaire / grounded
• Psycholinguistique classique : langage
modulaire :
ortho/phono/morpho/sémantique/visuel/audio
• Grounded cognition: les connaissances sont
implémentées dans
• Ce qui est négligé :
– l’apprentissage est plurimodalitaire
– Le cerveau est TRES interactif (effet FB sur aires
sensorielles primaires).
– un réseau plurimodalitaire
– des boucles perception/action.
Le langage n’est donc pas modulaire et peu
abstrait.
Rappel
symbolisme contre
connexionnisme
• En sciences cognitives, le traitement de
l’information est tiré de la métaphore de
l’ordinateur : le cerveau traite des symboles
abstraits, amodaux.
Dual Read
Out Model
(Coltheart)
• Aboutit à des modèles computationnels
symboliques, boîtes et flèches.
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Rappel
symbolisme contre
connexionnisme
Rappel
symbolisme contre
connexionnisme
• Le langage est le résultat d’opérations
(computation) réalisées sur des formes
visuelles abstraites, des formes
phonologiques abstraites, des formes
morphologiques abstraites, des formes
sémantiques abstraites, dans des boîtes
séparées et étanches.
Modèles connexionnistes : le langage émerge
de l’activation de réseaux de neurones.
Rappel
symbolisme contre
connexionnisme
Rappel
symbolisme contre
connexionnisme
Modèles connexionnistes : le langage émerge
de l’activation de réseaux de neurones.
Permet l’apprentissage, le renforcement
synaptique, la plurimodalité, les couplages
sensori-moteurs, le feedback.
Modèles connexionnistes :
– Faibles : localistes (une zone = une fonction)
– Forts : distribués ( fonctions en réseaux).
Parallel
Distributed
Model :
Triangle
Model de
Seidenberg
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Pourquoi parler modèles ?
• Parce que nous pensons dans le cadre de
modèles.
• La recherche est guidée par les modèles
théoriques (implicitement ou explicitement).
• Grounded (embodied) cognition est
compatible avec les modèles
connexionnistes distribués.
Barsalou 2008
http://www.psychology.emory.edu/cognition/barsalou/
(Barsalou, BBS 1999, Annual Review of Psychology 2008)
• La cognition est sous-tendue par des
boucles perception-action.
Ex. le téléphone est codé par une
assemblée de neurones distribués sur les
aires visuelles, tactiles, proprioceptives,
motrices et auditives.
Barsalou 2008
http://www.psychology.emory.edu/cognition/barsalou/
• Grounded (embodied) cognition vient en
réaction aux théories amodales du
langage provenant de la révolution
cognitive de Chomsky 1957.
• La cognition n’est pas la computation de
symboles amodaux dans un système
modulaire
Les réseaux du langage
• Le langage adulte est le produit de
l’apprentissage.
• Il est plurimodal.
• Il utilise le principe de l’exploitation neuronale.
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18/12/2008
Les travaux de Hebb
Les travaux de Hebb
(1949)
(1949)
• La mémoire à court terme repose sur
l’entretien de l’activité au sein d’une population
de neurones ( un circuit réverbérant) : une
assemblée de cellules
• La mémoire à court terme repose sur
l’entretien de l’activité au sein d’une population
de neurones ( un circuit réverbérant) : une
assemblée de cellules
• La mémoire à long terme se développe grâce
au renforcement des synapses de ce circuit.
Une assemblée de cellules :
un circuit réverbérant
Output moteur
Potentiation
• Le poids synaptique des connexions
dépend de la proba. que les 2 neurones
connectés soient activés dans la même
fenêtre temporelle.
• Les neurones qui s’activent souvent de
manière synchrone renforcent leurs
synapses mutuelles.
Input auditif
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Circuit renforcé
Apprentissage par sélection
Phase 1 :
différents circuits
sont possibles
Phase 3 :
Phase 2 :
un chemin ré-entrant se
une sous-population
développe
de cellules est activée
Phase 4 :
les synapses du circuit sont renforcées,
les synapses et neurones peu utilisés
disparaissent
Assemblées de cellules
et langage
Exemple :
=> Les mots sont d’abord appris ...
• Les mots sont représentés dans le
cerveau sous forme d'assemblées de
cellules (= cluster fonctionnel).
• Ces assemblées sont distribuées sur les
aires corticales simultanément activées
au moment de l'apprentissage du mot.
... en les entendant et en les prononçant.
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• Apprentissage des mots par co-activation du
cortex temporal et du cortex frontal gauche.
Broca
Une fois que l’assemblée est formée, l’activation
de l’un de ses élément va entraîner l’activation de
l’ensemble de l’assemblée (ignition).
Wernicke
• Co-activation systématique => les mots sont
codés par des assemblées de neurones situés
dans ces deux régions.
La nature est économe : principe de
l’exploitation neuronale
La nature est économe : principe de
l’exploitation neuronale
•Apprentissage de la lecture : le cerveau utilise le
réseau de la perception/production de la parole
déjà en place.
•Apprentissage de la lecture : les connaissances
orthographiques se greffent sur les connaissances
phonologiques.
•Les connaissances orthographiques se greffent
sur le réseau existant et modifient la perception de
la parole.
•Les connaissances orthographiques influencent la
perception de la parole.
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Les connaissances orthographiques
influencent la perception de la parole.
Les connaissances orthographiques
influencent la perception de la parole.
ain (main)
in (fin)
ein (sein)
aint (saint)
…
/nain/
Effet de consistance
TDL auditive
Sensori-motricité
(orthographe)
-age
Effet de consistance
TDL auditive
/stage/
Visual Word Form Area
• Aire cérébrale occipito-temporale gauche
(gyrus fusiforme) dédiée à la
reconnaissance visuelle des mots
Vision
(orthographe)
• Dehaene et Cohen
Audition
(phonologie)
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Zone du langage
(Dejerine, 1892)
Alexie Pure
• Centre des images motrices des mots (Broca)
• Centre des images auditives des mots (Wernicke)
• Centre des images graphiques des mots (g. angulaire)
• Conversions graphèmes/phonèmes (g. fusiforme ?)
VWFA, Cohen et Dehaene, 2000, 2005
Alexie Pure
Zone du langage
(Dejerine, 1892)
Les patients alexiques lisent « lettre par lettre »
Gros effet de la longueur des mots :
Alexie Pure
Ecriture préservée, parole intacte.
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Zone du langage
(Dejerine, 1892)
alexie avec agraphie
alexie avec agraphie : déficit de la lecture et
de l’écriture, parole légèrement atteinte
(lésion dans la zone du langage)
Alexie Pure
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Activation RVWFA 3 fois + forte
chez le patient que chez les contrôles
Décodage des lettres dans HD
transfert (1 par 1) par le splenium
du CC
Visual Word Form Area :
spécifique des mots
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Critique ?
Pas d’ET, pas de # mots/nm
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NeuroImage 2004
Critiques :
• détermination de la couleur des points ?
• VWFA : activité tâche ortho modalité visuelle pas > activité tâche
phono même modalité
• Rien à droite ?
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Critique du VWFA : Price & Devlin, 2003
Assemblées de cellules, suite…
Sensori-motricité
VWFA
Idem manipulation d’images d’objets, répétition, etc.
Assemblées de cellules, suite…
• Le langage est adulte est le résultat de
l’apprentissage.
• Grounded/embodied cognition :
– la cognition est multimodale
– Elle est sous-tendue par des boucles
perception-action.
Vision
Audition
Assemblées de cellules, suite…
• Le cortex est caractérisé par un fort degré
• de divergence (chaque neurone est
connecté à des milliers d’autres neurones,
chaque aire à des dizaines d’autres)
• et de convergence : chaque neurone et
chaque aire reçoit de multiples inputs.
• Cette architecture permet de mettre en
relation (via les aires associatives) :
• les inputs
• les inputs et les outputs
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Assemblées de cellules, suite…
Ignition des functional webs
• Selon F. Pulvermueller (« The neuroscience of
language », 2007), les neurones sont organisés en
« functional web » :
Neurones fortement connectés entre eux
Distribués sur un ensemble spécifique
d’aires corticales
Travaillent ensemble comme une unité
fonctionnelle
Chacun est nécessaire au fonctionnement
optimal du « web ».
• L’activation d’une sous-partie du réseau
entraîne l’activation du réseau entier (ignition).
Les « functional webs » du langage
Les « functional webs » du langage
Broca
•L’ignition explique plusieurs une partie de la
mémoire : si l’assemblée de cellule représente
l’architecture mnésique d’un objet (avec ses
différentes composantes), la présentation
d’une caractéristique de cet objet suffit à
activer l’ensemble de sa trace mnésique.
•Ex. voix d’un individu connu.
Wernicke
Co-activation systématique => les mots sont
codés par des assemblées de neurones situés
dans ces deux régions.
Ceci est le réseau de base du langage.
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Les « functional webs » du langage
Les « functional webs » des mots
(hypothèse Pulvermueller)
L’apprentissage des mots qui désignent des
objets concrets ou des actions entraîne la
formation d’un réseau qui comprend :
la zone périsylvienne (IFG/STG) + les
neurones des aires sensorielles et motrices
relatives aux attributs de l’objet/action
désigné(e).
Il inclut le cortex auditif secondaire pour la
perception de la parole et le cortex frontal
contigu des aires motrices de l’appareil vocal
pour la production de la parole.
Les réseaux fonctionnels des mots
(hypothèse Pulvermuelle)
Ex. marteau
Embodied
Words
Ex. marteau : infos sensorielles associées ?
Motrices ?
Friedmann Pulvermuller
http://www.mrc-cbu.cam.ac.uk/people/friedemann.pulvermuller/
Grounding Language in the Brain, sous presse (embodiment)
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Noms concrets
(imageables)
Verbes d’action
Dynamique spatio-temporelle
Perception de la parole
Données MEG
Pulvermueller, 1999
Notez que l’encodage des mots dépend de leur
«écologie» et pas de leurs ressemblances
(Hut, Cut, But)
Rq : les associations peuvent se former entre
neurones proches ou neurones distants.
Dynamique spatio-temporelle
Dynamique spatio-temporelle
Perception
de la parole
Données MEG
Perception
de la parole
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Dynamique spatio-temporelle
Perception
de la parole
Effet Mc Gurk
• Présentation simultanée audio-visuelle
d’une syllabe : BA-GA
Pourquoi la multimodalité ?
• Parce que le signal acoustique est pauvre
et ambigu
• Parce que c’est ainsi que les objets sont
appris.
• Parce que l’activité multimodale est
supérieure à la somme des activités
unimodales.
Effet Mc Gurk
Convention radiologiques
• Les sujets perçoivent DA.
King & Calvert, 2001
La congruence entre mot entendu et mot vu (mvt de bouche)
entraîne une augmentation du signal IRM supérieur à la somme des activités
unimodales
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