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La lecture et le cerveau humain

Une équipe de l'UE a étudié la neurologie cognitive de la lecture. L'étude a pu modéliser la perception de la lettre et du mot, à l'aide de l'électroencéphalographie, ce qui a validé la théorie recyclée quant à l'évolution de la lecture.
La lecture et le cerveau humain
Pour la plupart des gens, la lecture se fait sans effort. Mais cette facilité cache un ensemble de processus cognitifs complexes et connectés, dont un grand nombre restent inconnus.

Le projet VIFER (The visual front-end of reading), financé par l'UE, s'est intéressé à la perception visuelle des mots écrits. Les chercheurs ont étudié la façon dont l'apprentissage statistique modèle cette perception. L'équipe a produit une explication détaillée neurocomputationnelle à base d'apprentissage pour la perception du mot. Les chercheurs ont également intégré l'approche neuro-computationnelle avec l'électrophysiologie, à l'aide d'un électroencéphalogramme (EEG). Cette méthode a fourni de nouveaux types de signatures neuronales, qui ont permis de caractériser les aspects temporels et spatiaux du traitement cortical impliqué dans la lecture.

Plus important, l'équipe a mis au point de nombreux modèles avancés neuro-computationnels capables de décrire les détails les plus fins de la perception visuelle du mot. Les premiers résultats concernaient les processus impliqués dans la perception des lettres. Les simulations ont montré une structure hiérarchique plausible des caractéristiques visuelles qui ont émergé au cours de l'apprentissage perceptuel non-supervisé. L'étude a soutenu l'hypothèse recyclée, selon laquelle les structures corticales ont évolué pour soutenir la vision générale et la perception des lettres.

Par ailleurs, l'équipe a étudié les mécanismes cognitifs qui combinent les lettres en mots, et l'émergence des régularités statistiques lexicales. Une extension du même modèle utilisé pour la perception des lettres a facilement acquis les grammaires lexicales représentant des mots discrets. Le résultat a démontré que l'approche génératrice a pu s'appliquer au traitement séquentiel des lettres, et que le modèle statistique émergent simule de façon efficace les modèles psycholinguistiques.

Les travaux sur la perception d'un mot entier impliquaient le développement d'un modèle plus avancé capable de simuler de nombreux détails au niveau neural dans la perception visuelle du mot. Un de ces détails était la normalisation spatiale. Le modèle a également expliqué la façon dont la normalisation produisait divers phénomènes psycholinguistiques, dont la transposition des lettres. Les simulations ont révélé les détails des structures hiérarchiques permettant la perception du mot. Les lettres uniques sont l'élément perceptuel de haut niveau essentiel.

L'analyse approfondie des signatures EEG a révélé la dynamique complexe des processus de perception visuelle associés à la lecture. Ces processus pourraient en théorie décoder les lettres/mots perçus de l'activité corticale. Néanmoins, la mise à essai de l'hypothèse a montré que les signaux EEG ne pourraient permettre la discrimination que de caractéristiques visuelles à faible niveau. À la place, l'équipe a exploré les potentiels visuellement évoqués à l'état stationnaire, et leur utilisation en tant qu'outils pour l'investigation des mécanismes cognitifs.

Les résultats VIFER ont permis de révéler les fonctions cognitives profondes impliquées dans la lecture, ce qui pourrait déboucher sur de nouveaux traitements des troubles de la lecture.

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Mots-clés

Lecture, perception du mot, VIFER, perception visuelle, neuro-computationnel, EEG