Les études sur le cerveau montrent que le langage n’est pas essentiel pour les processus cognitifs qui sous-tendent la pensée.

Les chercheurs se sont longtemps interrogés sur le lien entre le langage et la pensée, et sur le degré d’imbrication entre les deux, en se demandant si le langage était, d’une certaine manière, une condition préalable essentielle à la pensée. Le philosophe et mathématicien britannique Bertrand Russell a répondu à cette question par un oui catégorique, affirmant que le but même du langage est de "rendre possible des pensées qui ne pourraient exister sans lui". Mais un simple coup d’œil au monde naturel montre que Russell a peut-être tort : les animaux n’ont pas besoin de mots pour résoudre toutes sortes de problèmes qui témoignent d’une cognition de haut niveau. Les chimpanzés peuvent surpasser les humains dans un jeu de stratégie, et les corbeaux de Nouvelle-Calédonie fabriquent leurs propres outils qui leur permettent de capturer leurs proies.

Pourtant, les humains accomplissent des tâches cognitives à un niveau de sophistication inégalé chez les chimpanzés : nous pouvons résoudre des équations différentielles ou composer des symphonies majestueuses. Le langage est-il nécessaire, sous une forme ou une autre, pour ces réalisations propres à l’espèce ? Avons-nous besoin de mots ou d’une syntaxe comme échafaudage pour construire les choses auxquelles nous pensons ? Ou bien les régions cognitives du cerveau conçoivent-elles des pensées complètement élaborées que nous transmettons ensuite en utilisant les mots comme moyen de communication ? Evelina Fedorenko, neuroscientifique qui étudie le langage au McGovern Institute for Brain Research du Massachusetts Institute of Technology, a passé de nombreuses années à tenter de répondre à ces questions. Elle se souvient d’avoir été étudiante à l’université de Harvard au début des années 2000, lorsque l’hypothèse du langage qui engendre la pensée était encore très répandue dans les milieux universitaires. Elle y a elle-même cru. Lorsque Mme Fedorenko a commencé ses recherches il y a 15 ans, à une époque où les nouvelles techniques d’imagerie cérébrale étaient largement disponibles, elle a voulu évaluer cette idée avec toute la rigueur requise. Elle a récemment cosigné un article de perspective dans Nature qui comprend un résumé des résultats obtenus au cours des années qui ont suivi. Il en ressort clairement que, selon Fedorenko, le jury n’a plus à se prononcer : le langage et la pensée sont en fait des entités distinctes que le cerveau traite séparément. Les niveaux les plus élevés de la cognition - de la résolution de problèmes inédits au raisonnement social - peuvent se dérouler sans l’aide de mots ou de structures linguistiques.

Le langage fonctionne un peu comme la télépathie en nous permettant de communiquer nos pensées aux autres et de transmettre à la génération suivante les connaissances et les compétences essentielles à l’épanouissement de notre espèce hypersociale. Mais en même temps, une personne atteinte d’aphasie, qui est parfois incapable de prononcer un seul mot, peut toujours s’engager dans une série de tâches cognitives fondamentales pour la pensée. Scientific American s’est entretenu avec M. Fedorenko au sujet du fossé entre le langage et la pensée et des perspectives offertes par les outils d’intelligence artificielle, tels que les grands modèles de langage, pour continuer à explorer les interactions entre la pensée et la parole.

Comment avez-vous décidé de poser la question de savoir si le langage et la pensée sont des entités distinctes ?

Honnêtement, j’avais l’intuition très forte que le langage est essentiel à la pensée complexe. Au début des années 2000, j’ai été attiré par l’hypothèse selon laquelle les êtres humains disposent peut-être d’une machinerie spéciale particulièrement adaptée au calcul des structures hiérarchiques. Le langage est un excellent exemple de système basé sur des structures hiérarchiques : les mots se combinent pour former des propositions et les propositions se combinent pour former des phrases. Une grande partie de la pensée complexe est basée sur des structures hiérarchiques. Je me suis donc dit que j’allais chercher cette région du cerveau qui traite les structures hiérarchiques du langage. À l’époque, on avait affirmé que certaines parties du cortex frontal gauche représentaient cette structure.

Mais beaucoup de méthodes utilisées pour examiner les chevauchements dans le cerveau entre le langage et d’autres domaines n’étaient pas très bonnes. Je me suis donc dit que j’allais faire mieux. Et puis, comme cela arrive souvent en science, les choses ne fonctionnent pas comme on l’avait imaginé. J’ai cherché des preuves de l’existence d’une telle région cérébrale - et elle n’existe pas. Il existe une séparation très nette entre les régions du cerveau qui calculent les structures hiérarchiques dans le langage et les régions du cerveau qui vous aident à faire le même genre de choses en mathématiques ou en musique. Une grande partie de la science commence par des hypothèses qui sont souvent basées sur des intuitions ou des croyances antérieures.

Ma formation initiale s’inscrivait dans la [tradition du linguiste Noam Chomsky], où le dogme a toujours été que nous utilisons le langage pour penser : c’est pour penser que le langage a évolué dans notre espèce. C’est donc ce que j’attendais de cette formation. Mais quand on fait de la science, on apprend que la plupart du temps on se trompe - et c’est très bien parce qu’on apprend comment les choses fonctionnent dans la réalité.

Quelles preuves avez-vous trouvées que la pensée et le langage sont des systèmes distincts ?

Les preuves proviennent de deux méthodes distinctes. La première est une méthode très ancienne que les scientifiques utilisent depuis des siècles : il s’agit d’examiner les déficits dans différentes capacités, par exemple chez les personnes souffrant de lésions cérébrales.

Cette approche nous permet d’étudier les personnes qui présentent des troubles du langage, c’est-à-dire une forme d’aphasie. L’aphasie est étudiée depuis des siècles. Pour ce qui est de la relation entre le langage et les systèmes de pensée, les cas les plus instructifs sont ceux des déficiences vraiment graves, ce que l’on appelle l’aphasie globale, où les individus perdent totalement leur capacité à comprendre et à produire du langage à la suite d’une lésion massive de l’hémisphère gauche du cerveau. On peut se demander si les personnes souffrant de ces graves troubles du langage sont capables d’accomplir des tâches qui exigent de la réflexion. On peut leur demander de résoudre des problèmes de mathématiques ou d’effectuer un test de raisonnement social, et toutes les instructions doivent bien sûr être non verbales parce qu’elles ne peuvent plus comprendre les informations linguistiques. Les scientifiques ont une grande expérience des populations dépourvues de langage, qu’il s’agisse d’étudier des nourrissons préverbaux ou des espèces animales non humaines. Il est donc tout à fait possible de transmettre des instructions de manière non verbale. La principale conclusion de ces travaux est qu’il existe des personnes souffrant de graves troubles du langage qui semblent néanmoins tout à fait à l’aise dans toutes les tâches cognitives sur lesquelles nous les avons testées jusqu’à présent.

Ces personnes ont été testées sur un très grand nombre de tâches différentes, y compris des tâches qui impliquent ce que l’on peut appeler la réflexion, comme la résolution de problèmes mathématiques ou d’énigmes logiques, le raisonnement sur les croyances d’autrui ou le raisonnement sur le monde physique. Il s’agit donc d’un gros morceau de preuves provenant de ces populations de personnes atteintes d’aphasie.

Quelle est l’autre méthode ?

L’imagerie cérébrale est une approche complémentaire qui a vu le jour dans les années 1980 et 1990. Nous pouvons mesurer les variations du flux sanguin lorsque les personnes effectuent différentes tâches et poser des questions pour savoir si les deux systèmes sont distincts ou se chevauchent - par exemple, si les régions du langage se chevauchent avec les régions qui vous aident à résoudre des problèmes de mathématiques. Ces outils d’imagerie cérébrale sont très utiles pour répondre à ces questions. Mais avant de pouvoir poser ces questions, j’avais besoin d’un moyen d’identifier de manière robuste et fiable les zones du langage dans les cerveaux individuels, et j’ai donc passé les premières années de ma carrière à développer des outils pour le faire.

Une fois que nous aurons trouvé un moyen de localiser ces régions du langage et que nous saurons que ce sont ces régions qui, lorsqu’elles sont endommagées à l’âge adulte, entraînent des pathologies telles que l’aphasie, nous pourrons alors nous demander si ces régions du langage sont actives lorsque les gens s’engagent dans diverses tâches de réflexion. Vous pouvez donc venir au laboratoire, et je peux vous placer dans le scanner, trouver vos régions linguistiques en vous demandant d’effectuer une tâche courte de quelques minutes, puis je peux vous demander de faire des puzzles logiques ou des sudokus ou des tâches complexes de mémoire de travail ou de planification et de prise de décision. Je peux alors savoir si les régions qui traitent le langage fonctionnent lorsque vous effectuez ces autres types de tâches. Il existe aujourd’hui des dizaines d’études portant sur toutes sortes d’intrants et de tâches non linguistiques, y compris de nombreuses tâches de réflexion. Nous avons constaté à maintes reprises que les régions du langage sont pratiquement silencieuses lorsque les gens s’adonnent à ces activités de réflexion.

Quel est donc le rôle du langage, si ce n’est celui de la pensée ?

Ce que je fais en ce moment, c’est partager des connaissances que je possède et dont vous n’avez peut-être eu qu’une version partielle - et une fois que je vous les ai transmises par le biais du langage, vous pouvez mettre à jour vos connaissances et les avoir également dans votre esprit. Il s’agit donc d’un raccourci pour la télépathie. Nous ne pouvons pas lire dans l’esprit de l’autre. Mais nous pouvons utiliser cet outil qu’est le langage, qui est un moyen souple de communiquer nos états intérieurs, de transmettre des informations à l’autre. En fait, la plupart des choses que vous avez probablement apprises sur le monde, vous les avez apprises par le langage et non par une expérience directe du monde. Le langage est donc très utile. On peut facilement imaginer comment il peut conférer des avantages évolutifs : en facilitant les activités coopératives, en transmettant des connaissances sur la façon de construire des outils et en véhiculant des connaissances sociales. Lorsque les gens ont commencé à vivre en groupes plus importants, il est devenu plus important de garder une trace des diverses relations sociales. Par exemple, je peux vous dire : "Oh, je ne fais pas confiance à ce type". Par ailleurs, il est très difficile de transmettre des connaissances aux générations futures, et le langage nous permet de le faire très efficacement.

En accord avec l’idée que nous avons un langage pour communiquer, les preuves s’accumulent depuis quelques décennies qui montrent que les diverses propriétés des langues humaines - il en existe environ 7 000 parlées et signées dans le monde - sont optimisées pour transmettre efficacement des informations, en rendant les choses faciles à percevoir, à comprendre, à produire et à apprendre pour les enfants.

Le langage est-il ce qui fait la spécificité de l’être humain ?

L’évolution du cerveau nous a appris que de nombreuses parties de la couche corticale [la couche externe du cerveau] se sont beaucoup développées chez l’homme. Ces parties du cerveau contiennent plusieurs systèmes fonctionnels distincts. Le langage est l’un d’entre eux. Mais il y a aussi un système qui nous permet de raisonner sur d’autres esprits. Il y a un système qui soutient la résolution de nouveaux problèmes. Il y a un système qui nous permet d’intégrer des informations dans des contextes étendus dans le temps, par exemple en enchaînant quelques événements. Il est très probable que ce qui fait de nous des êtres humains n’est pas un "ticket d’or", comme certains l’appellent. Ce n’est pas une chose qui s’est produite ; il est plus probable que tout un ensemble de systèmes se sont perfectionnés, occupant de plus grandes parties du cortex et permettant des pensées et des comportements plus complexes.

Les systèmes du langage et de la pensée interagissent-ils entre eux ?

Les neurosciences ne disposent pas de grands outils pour étudier les interactions entre le langage et la pensée. Nous disposons désormais d’un système modèle pour étudier le langage, sous la forme de grands modèles de langage tels que GPT-2 et ses successeurs. Ces modèles maîtrisent très bien le langage, produisant des phrases parfaitement grammaticales et significatives. Ils ne sont pas très doués pour la réflexion, ce qui correspond bien à l’idée que le système linguistique en lui-même n’est pas ce qui permet de penser. Mais nous et de nombreux autres groupes effectuons des travaux dans lesquels nous prenons une version d’un modèle de langage de réseau neuronal artificiel comme modèle du système de langage humain. Nous essayons ensuite de le relier à un système qui ressemble davantage à ce que nous pensons être les systèmes de pensée humains - par exemple, un système de résolution de problèmes symboliques tel qu’une application de mathématiques. Grâce à ces outils d’intelligence artificielle, nous pouvons au moins poser la question suivante : "Comment un système de pensée, un système de raisonnement, peut-il interagir avec un système qui stocke et utilise des représentations linguistiques ? Ces approches dites neurosymboliques offrent une opportunité passionnante de commencer à aborder ces questions.

Que font donc les grands modèles de langage pour nous aider à comprendre la neuroscience du fonctionnement du langage ?

Ils constituent en fait le premier organisme modèle pour les chercheurs qui étudient les neurosciences du langage. Il ne s’agit pas d’un organisme biologique, mais jusqu’à l’apparition de ces modèles, nous n’avions rien d’autre que le cerveau humain pour comprendre le langage. Ce qui se passe est donc incroyablement passionnant. On peut faire des choses sur des modèles que l’on ne peut pas faire sur des systèmes biologiques réels que l’on essaie de comprendre. Nous pouvons désormais poser de très nombreuses questions qui étaient totalement hors de portée : par exemple, des questions sur le développement. Chez l’homme, bien sûr, on ne peut pas manipuler l’apport linguistique que reçoivent les enfants. Il n’est pas possible de priver les enfants de langage ou de restreindre leur apport d’une manière ou d’une autre, et de voir comment ils se développent. Mais il est possible de construire des modèles qui ne sont entraînés que sur des types particuliers d’entrées linguistiques ou qui sont entraînés sur des entrées vocales par opposition aux entrées textuelles. On peut alors voir si les modèles formés de telle ou telle manière récapitulent mieux ce que l’on observe chez les humains en ce qui concerne leur comportement linguistique ou les réactions de leur cerveau au langage.

Ainsi, tout comme les neuroscientifiques utilisent depuis longtemps une souris ou un macaque comme organisme modèle, nous pouvons désormais utiliser ces modèles in silico, qui ne sont pas biologiques mais très puissants à leur manière, pour essayer de comprendre certains aspects du développement du langage, de son traitement, de sa dégradation au cours du vieillissement, etc. Nous avons beaucoup plus d’accès à l’intérieur de ces modèles. Les méthodes dont nous disposons pour manipuler le cerveau, du moins le cerveau humain, sont beaucoup plus limitées que ce que nous pouvons faire avec ces modèles.