« Les humains ont la capacité unique de construire des concepts abstraits qui n’ont pas d’ancrage dans le monde physique, mais nous prenons souvent cette capacité pour acquise », a déclaré Marcel Just, professeur universitaire de psychologie D.O. Hebb au Dietrich College of Humanities and Social Sciences de la CMU et auteur principal de l’article. « Dans cette étude, nous avons montré que des composants de sens nouvellement identifiés utilisés par le cerveau humain qui agit comme un système d’indexation, similaire au catalogue de cartes d’une bibliothèque, pour composer le sens des concepts abstraits. »
La capacité des humains à penser de manière abstraite joue un rôle central dans le progrès scientifique et intellectuel. Contrairement aux concepts concrets, comme le marteau, les concepts abstraits, comme l’éthique, n’ont pas de domicile évident dans les parties du cerveau qui traitent de la perception ou du contrôle de notre corps.
« La plupart de notre compréhension de la façon dont le cerveau traite les objets et les concepts est basée sur la façon dont nos cinq sens prennent l’information », a déclaré Robert Vargas, un étudiant diplômé de la CMU dans le laboratoire de Just et premier auteur de l’article. « Il devient difficile de décrire l’environnement neuronal des pensées abstraites parce que de nombreux outils mentaux du cerveau pour les traiter sont eux-mêmes abstraits. »
Dans cette étude, Just et son équipe ont scanné le cerveau de neuf participants en utilisant une IRM fonctionnelle. L’équipe a passé au crible les données en utilisant des outils d’apprentissage automatique pour identifier des modèles pour chacun des 28 concepts abstraits. Ils ont appliqué l’algorithme d’apprentissage automatique pour identifier correctement chaque concept (avec une précision de rang moyen de 0,82, où le niveau de chance est de 0,50).
Just a déclaré que ces concepts abstraits sont construits par trois dimensions de signification dans le cerveau. La première dimension correspond aux régions associées au langage. Par exemple, le concept d’éthique peut être lié à d’autres mots comme règles et morale. Une personne doit d’abord comprendre les mots pour construire le sens supplémentaire de l’éthique. La deuxième dimension définit les concepts abstraits en termes de référence, soit à soi, soit à une source externe. Par exemple, la spiritualité fait référence au soi, tandis que la causalité est externe au soi. La dernière dimension est ancrée dans les constructions sociales. Il existe une composante sociale inhérente aux concepts de fierté et de commérage.
« Pour moi, le résultat le plus excitant de cette étude est que nous avons pu prédire les schémas d’activation neuronale pour les concepts abstraits individuels entre les personnes », a déclaré Vargas. « C’est fou de penser que mon concept de probabilité et de spiritualité est neuralement similaire à celui de la personne suivante, même si son expérience de la spiritualité est différente. »
Pendant le scan, chaque concept était présenté visuellement et le participant était autorisé à penser à cette idée pendant trois secondes. Les participants ont vu l’ensemble des mots six fois.
Les 28 concepts abordés dans l’étude couvrent sept catégories : mathématiques (soustraction, égalité, probabilité et multiplication) ; scientifiques (gravité, force, chaleur et accélération) ; sociales (commérage, intimidation, pardon et compliment) ; émotion (bonheur, tristesse, colère et fierté) ; droit (contrat, éthique, crime et disculpation) ; métaphysique (causalité, conscience, vérité et nécessité) et religiosité (déité, spiritualité, sacrilège et foi).
Ce travail est basé sur neuf scans du cerveau d’adultes provenant d’une communauté culturellement homogène sur le campus de la CMU.
« C’est tape-à-l’œil d’appeler ce travail la lecture de l’esprit », a déclaré Just. « Pour moi, c’est la preuve que nous avons identifié certains des éléments du système d’indexation du cerveau – représentation verbale, externalité/internalité et dimension sociale – que notre cerveau utilise pour coder des concepts qui n’ont aucune manifestation physique dans le monde. »