par Lise Menn

La neurolinguistique est l’étude de la représentation du langage dans le cerveau : c’est-à-dire comment et où notre cerveau stocke nos connaissances de la langue (ou des langues) que nous parlons, comprenons, lisons et écrivons, ce qui se passe dans notre cerveau lorsque nous acquérons ces connaissances, et ce qui se passe lorsque nous les utilisons dans notre vie quotidienne. Les neurolinguistes tentent de répondre à des questions telles que celles-ci : Qu’est-ce qui, dans notre cerveau, rend le langage humain possible – pourquoi notre système de communication est-il si élaboré et si différent de celui des autres animaux ? Le langage utilise-t-il le même type de calcul neuronal que d’autres systèmes cognitifs, comme la musique ou les mathématiques ? Où se trouve dans votre cerveau un mot que vous avez appris ? Comment un mot  » vient-il à l’esprit  » quand vous en avez besoin (et pourquoi parfois ne vient-il pas à vous ?)

Si vous connaissez deux langues, comment passez-vous de l’une à l’autre et comment faites-vous pour qu’elles n’interfèrent pas l’une avec l’autre ? Si vous apprenez deux langues dès la naissance, en quoi votre cerveau est-il différent de celui d’une personne qui ne parle qu’une seule langue, et pourquoi ? Le côté gauche de votre cerveau est-il vraiment « le côté linguistique » ? Si vous perdez la capacité de parler ou de lire à la suite d’une attaque ou d’une autre lésion cérébrale, dans quelle mesure pouvez-vous réapprendre à parler ? Quels types de thérapies sont connus pour aider, et quels nouveaux types de thérapies du langage semblent prometteurs ? Les personnes qui lisent des langues écrites de gauche à droite (comme l’anglais ou l’espagnol) ont-elles le langage à un endroit différent de celui des personnes qui lisent des langues écrites de droite à gauche (comme l’hébreu et l’arabe) ? Qu’en est-il si vous lisez une langue qui s’écrit avec d’autres types de symboles au lieu d’un alphabet, comme le chinois ou le japonais ? Si vous êtes dyslexique, en quoi votre cerveau est-il différent de celui d’une personne qui n’a aucun problème de lecture ? Et si vous bégayez ?

Comme vous pouvez le constater, la neurolinguistique est profondément imbriquée dans la psycholinguistique, qui est l’étude des étapes du traitement du langage nécessaires à l’expression et à la compréhension des mots et des phrases, à l’apprentissage des langues premières et ultérieures, ainsi que du traitement du langage dans les troubles de la parole, du langage et de la lecture. Des informations sur ces troubles sont disponibles auprès de l’American Speech-Language Hearing Association (ASHA), à l’adresse http://www.asha.org/public/.

Comment fonctionne notre cerveau

Notre cerveau stocke des informations dans des réseaux de cellules cérébrales (neurones et cellules gliales). Ces réseaux de neurones sont finalement connectés aux parties du cerveau qui contrôlent nos mouvements (y compris ceux nécessaires à la production de la parole) et nos sensations internes et externes (sons, vues, toucher, et celles qui proviennent de nos propres mouvements). Les connexions au sein de ces réseaux peuvent être fortes ou faibles, et l’information qu’une cellule envoie peut augmenter l’activité de certaines de ses voisines et inhiber l’activité d’autres. Chaque fois qu’une connexion est utilisée, elle se renforce. Des quartiers de cellules cérébrales densément connectés effectuent des calculs qui sont intégrés aux informations provenant d’autres quartiers, ce qui implique souvent des boucles de rétroaction. De nombreux calculs sont effectués simultanément (le cerveau est un processeur d’information massivement parallèle).

L’apprentissage d’une information ou d’une compétence se fait en établissant de nouvelles connexions et/ou en modifiant la force des connexions existantes. Ces réseaux locaux et à longue distance de cellules cérébrales connectées font preuve de plasticité http://merzenich.positscience.com/?page_id=143 – c’est-à-dire qu’ils peuvent continuer à changer tout au long de notre vie, ce qui nous permet d’apprendre et de nous remettre (dans une certaine mesure) des lésions cérébrales. Pour les personnes atteintes d’aphasie http://www.asha.org/public/speech/disorders/Aphasia.htm (perte de langage due à une lésion cérébrale), selon la gravité de la lésion, une thérapie et une pratique intenses, peut-être en combinaison avec une stimulation magnétique transcrânienne (TMS), peuvent apporter des améliorations majeures du langage ainsi que du contrôle des mouvements ; voir la section Aphasie ci-dessous, et les liens qui y sont postés. Des méthodes informatisées permettant une telle pratique intense du langage sous la supervision d’un orthophoniste commencent à être disponibles.

Où se trouve le langage dans le cerveau ?

Il est difficile de répondre à cette question, car l’activité du cerveau est comme l’activité d’une immense ville. Une ville est organisée de façon à ce que les gens qui y vivent puissent obtenir ce dont ils ont besoin pour vivre, mais on ne peut pas dire qu’une activité complexe, comme la fabrication d’un produit, se trouve « à » un endroit. Les matières premières doivent arriver aux bons moments, des sous-traitants sont nécessaires, le produit doit être expédié dans différentes directions. C’est la même chose avec notre cerveau. Nous ne pouvons pas dire que le langage se trouve « dans » une partie particulière du cerveau. Il n’est même pas vrai qu’un mot particulier se trouve « à » un endroit précis du cerveau d’une personne ; les informations qui sont rassemblées lorsque nous comprenons ou prononçons un mot proviennent de plusieurs endroits, en fonction de la signification du mot. Par exemple, lorsque nous comprenons ou prononçons un mot comme « pomme », nous sommes susceptibles d’utiliser des informations sur l’aspect, la texture, l’odeur et le goût des pommes, même si nous n’en sommes pas conscients. Ainsi, écouter, comprendre, parler et lire impliquent des activités dans de nombreuses parties du cerveau. Cependant, certaines parties du cerveau sont plus impliquées dans le langage que d’autres.

La plupart des parties de votre cerveau qui sont cruciales pour le langage parlé et écrit se trouvent dans la partie gauche du cortex de votre cerveau (l’hémisphère gauche), quelle que soit la langue que vous lisez et la façon dont elle est écrite. Nous le savons parce que l’aphasie est presque toujours causée par une lésion de l’hémisphère gauche, et non par une lésion de l’hémisphère droit, quelle que soit la langue que vous parlez ou lisez, ou même si vous savez lire. (Cela est vrai pour environ 95 % des droitiers et environ la moitié des gauchers). Une grande partie du cerveau (la « matière blanche ») est constituée de fibres qui relient différentes zones entre elles, car l’utilisation du langage (et la pensée) nécessite l’intégration rapide d’informations stockées et/ou traitées dans de nombreuses régions cérébrales différentes.

Les zones du côté droit sont essentielles pour communiquer efficacement et pour comprendre le sens de ce que les gens disent. Si vous êtes bilingue mais que vous n’avez pas appris les deux langues dès la naissance, votre hémisphère droit peut être un peu plus impliqué dans votre deuxième langue que dans votre première. Notre cerveau est quelque peu plastique, c’est-à-dire que son organisation dépend de nos expériences ainsi que de notre patrimoine génétique. Par exemple, de nombreuses zones « auditives » du cerveau, qui sont impliquées dans la compréhension du langage parlé chez les personnes ayant une audition normale, sont utilisées pour comprendre (visuellement) le langage des signes chez les personnes sourdes de naissance ou devenues sourdes tôt (et qui n’ont pas d’implants cochléaires). Et les aveugles utilisent les zones « visuelles » de leur cerveau pour traiter les mots écrits en braille, même si le braille se lit au toucher. http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=the-reading-region

Les locuteurs bilingues développent des compétences particulières pour contrôler quelle langue utiliser et s’il est approprié pour eux de mélanger leurs langues, selon la personne à qui ils s’adressent. Ces compétences peuvent être utiles pour d’autres tâches également. http://www.nih.gov/researchmatters/may2012/05072012bilingual.htm

Aphasie

Comment se présente l’aphasie ? La perte du langage après une lésion cérébrale est-elle l’inverse de son apprentissage ? Les personnes qui ont des difficultés à parler ou à comprendre le langage en raison de lésions cérébrales ne sont pas comme des enfants. L’utilisation du langage implique de nombreux types de connaissances et de compétences. Les personnes aphasiques présentent différentes combinaisons de choses qu’elles peuvent encore faire à la manière d’un adulte et de choses qu’elles font maintenant maladroitement ou pas du tout. En fait, nous pouvons voir différents profils de capacités linguistiques épargnées et altérées chez différentes personnes atteintes d’aphasie.

La thérapie peut aider les personnes aphasiques à améliorer ou retrouver les compétences perdues et à utiliser au mieux les capacités restantes. Les adultes qui ont subi des lésions cérébrales et qui deviennent aphasiques récupèrent plus lentement que les enfants qui ont subi le même type de dommages, mais ils continuent à s’améliorer lentement pendant des décennies s’ils bénéficient d’une bonne stimulation du langage et s’ils ne subissent pas d’autres accidents vasculaires cérébraux ou d’autres lésions cérébrales. Pour plus d’informations, consultez l’ASHA (http://www.asha.org/public/speech/disorders/Aphasia.htm), la National Aphasia Association (http://aphasia.org/), Aphasia Hope (http://www.aphasiahope.org/), ou l’Academy of Aphasia (http://www.academyofaphasia.org/ClinicalServices/)

Dyslexie et bégaiement

Qu’en est-il de la dyslexie, et des enfants qui ont des difficultés à apprendre à parler alors qu’ils entendent normalement ? Pourquoi les gens ont-ils des difficultés à lire ? Les recherches suggèrent que les dyslexiques ont des difficultés à traiter les sons du langage et à faire le lien entre le mot imprimé et les sons. Des différences génétiques et des différences cérébrales d’origine génétique ont été mises en évidence dans des familles souffrant de dyslexie et de troubles du développement du langage, et la recherche dans ce domaine nous aide à comprendre comment les gènes interviennent dans le « câblage » initial de notre cerveau. Il existe des preuves solides de l’efficacité d’une thérapie appropriée basée sur le langage pour les enfants présentant des troubles du développement de la lecture et du langage, y compris le bégaiement. ASHA fournit des informations utiles sur ces deux troubles : voir http://www.asha.org/public/speech/disorders/lbld.htm.

Comment les idées neurolinguistiques ont changé

Plusieurs idées établies sur la neurolinguistique – en particulier, les rôles des « aires du langage » traditionnelles (aire de Broca, aire de Wernicke) dans l’hémisphère gauche du cerveau – ont été remises en question et, dans certains cas, renversées par des preuves récentes. Les découvertes récentes les plus importantes sont probablement les suivantes : 1) des réseaux étendus impliquant des zones éloignées des zones linguistiques traditionnelles sont profondément impliqués dans l’utilisation du langage ; 2) les zones linguistiques sont également impliquées dans le traitement d’informations non linguistiques, telles que certains aspects de la musique http://www.youtube.com/watch?v=ZgKFeuzGEns ; et 3) les corrélations entre des zones particulières du cerveau et des troubles particuliers du langage sont beaucoup plus faibles qu’on ne le pensait. Ces nouvelles informations sont devenues disponibles grâce aux améliorations majeures de notre capacité à voir ce qui se passe dans le cerveau lorsque les gens parlent ou écoutent, et grâce à l’accumulation et à l’analyse de nombreuses années de données détaillées de tests d’aphasie.

Comment la recherche neurolinguistique a changé

Pendant plus de cent ans, la recherche en neurolinguistique était presque entièrement dépendante de l’étude de la compréhension et de la production du langage par les personnes aphasiques. Ces études de leurs capacités linguistiques étaient complétées par des informations relativement grossières sur la localisation de la lésion dans le cerveau. Les neurologues devaient déduire ces informations, telles qu’elles étaient, en tenant compte des autres capacités perdues et des informations fournies par l’autopsie, qui n’étaient pas souvent disponibles. Quelques patients qui étaient sur le point de subir une intervention chirurgicale pour soulager une épilepsie sévère ou des tumeurs pouvaient être étudiés par stimulation cérébrale directe, lorsque cela était médicalement nécessaire pour guider le chirurgien loin des zones essentielles pour l’utilisation du langage par le patient.

Les études radiologiques informatisées de première génération (scanner, tomodensitométrie) et les études radiographiques du flux sanguin cérébral (angiogrammes) ont commencé à augmenter les études expérimentales et observationnelles de l’aphasie dans les années 1970, mais elles donnaient des informations très grossières sur la localisation de la partie endommagée du cerveau. Ces premières techniques d’imagerie cérébrale ne permettaient de voir que les parties du cerveau gravement endommagées ou dont la circulation sanguine était limitée. Elles ne pouvaient pas donner d’informations sur l’activité réelle du cerveau et ne pouvaient donc pas suivre ce qui se passait pendant le traitement du langage chez les locuteurs normaux ou aphasiques. Les études sur les locuteurs normaux de cette période ont surtout cherché à savoir quel côté du cerveau était le plus impliqué dans le traitement du langage écrit ou parlé, parce que cette information pouvait être obtenue à partir de tâches de laboratoire impliquant la lecture ou l’écoute dans des conditions difficiles, comme l’écoute de différents types d’informations présentées aux deux oreilles en même temps (écoute dichotique).

Depuis les années 1990, il y a eu un énorme changement dans le domaine de la neurolinguistique. Grâce aux technologies modernes, les chercheurs peuvent étudier comment le cerveau de locuteurs normaux traite le langage, et comment un cerveau endommagé traite et compense les lésions. Cette nouvelle technologie nous permet de suivre l’activité cérébrale pendant que les gens lisent, écoutent et parlent, mais aussi d’obtenir une résolution spatiale très fine de l’emplacement des zones endommagées du cerveau. La résolution spatiale fine provient de l’imagerie par résonance magnétique (IRM), qui donne des images exquises montrant les zones du cerveau qui sont endommagées ; la résolution des tomodensitogrammes s’est également considérablement améliorée. Le suivi de l’activité continue du cerveau peut se faire de plusieurs manières. Dans certains cas, la meilleure méthode consiste à détecter les signaux électriques et magnétiques que les neurones s’envoient entre eux à l’aide de capteurs situés à l’extérieur du crâne (imagerie par résonance magnétique fonctionnelle, IRMf ; électroencéphalographie, EEG ; magnétoencéphalographie, MEG ; et potentiels liés aux événements, ERP). Une autre méthode consiste à observer le signal optique lié à l’événement (EROS), c’est-à-dire à détecter les changements rapides dans la façon dont les tissus neuronaux diffusent la lumière infrarouge, qui peut pénétrer dans le crâne et voir environ un pouce dans le cerveau. Une troisième famille de méthodes consiste à suivre les modifications du flux sanguin vers différentes zones du cerveau en observant les concentrations d’oxygène (BOLD) ou les changements dans la façon dont le sang absorbe la lumière proche de l’infrarouge (spectroscopie proche de l’infrarouge, NIRS). L’activité cérébrale peut également être modifiée temporairement par une stimulation magnétique transcrânienne (stimulation de l’extérieur du crâne, TMS), de sorte que les chercheurs peuvent observer les effets de cette stimulation sur la capacité des personnes à parler, lire et comprendre le langage. Les techniques NIRS, EROS, ERP et EEG ne présentent aucun risque et peuvent donc être utilisées de manière éthique pour des recherches sur des locuteurs normaux, ainsi que sur des personnes aphasiques qui ne bénéficieraient pas particulièrement d’une étude de recherche. La SMT semble également être sans danger.

Il est très compliqué de comprendre les détails de la façon dont les informations provenant de différentes parties du cerveau pourraient se combiner en temps réel, de sorte qu’un autre type de progrès est venu du développement de moyens d’utiliser des ordinateurs pour simuler des parties de ce que le cerveau pourrait faire pendant la parole ou la lecture.

Les enquêtes sur ce que les personnes atteintes d’aphasie et d’autres troubles du langage peuvent et ne peuvent pas faire continuent également à contribuer à notre compréhension des relations entre le cerveau et le langage. Par exemple, la comparaison des performances des personnes aphasiques à des tests de syntaxe, combinée à l’imagerie détaillée de leur cerveau, a montré qu’il existe d’importantes différences individuelles dans les parties du cerveau impliquées dans l’utilisation de la grammaire. De même, la comparaison des personnes aphasiques d’une langue à l’autre montre que les différents types d’aphasie présentent des symptômes quelque peu différents d’une langue à l’autre, en fonction des possibilités d’erreur offertes par chaque langue. Par exemple, dans les langues qui ont des formes différentes pour les pronoms masculins et féminins ou les adjectifs masculins et féminins, les personnes aphasiques peuvent faire des erreurs de genre en parlant, mais dans les langues qui n’ont pas de formes différentes pour les différents genres, ce problème particulier ne peut pas apparaître.

par : Lise Menn

Reconnaissance

Moyens remerciements aux membres de la LSA Sheila E. Blumstein, David Caplan, Gary Dell, Nina Dronkers et Matt Goldrick pour leurs commentaires et suggestions très utiles.

Lectures suggérées (*) et références

Caplan, David, Gloria Waters, Gayle DeDe, Jennifer Michaud, & Amanda Reddy 2007. Une étude du traitement syntaxique dans l’aphasie I : Behavioral (psycholinguistic) aspects. Brain and Language 101, 103-150.

Caplan, David, Gloria Waters, David Kennedy, Nathanial Alpert, Nikos Makris, Gayle DeDe, Jennifer Michaud, & Amanda Reddy. 2007. Une étude du traitement syntaxique dans l’aphasie II : aspects neurologiques. Cerveau et Langue 101, 151-177.

*Dehaene, Stanislaus. 2009. La lecture dans le cerveau. Viking Press.

*Gardner, Howard. 1975. L’esprit brisé : La personne après une lésion cérébrale. Vintage Books.

*Goodglass, Harold. 1993. Comprendre l’aphasie. Academic Press.

Hickok, Greg. 2009. La neuroanatomie fonctionnelle du langage. Physics of Life Reviews, 6, 121-143.

*Menn, Lise. 2011. Chapitre 2, Comment fonctionne le cerveau, et chapitre 6, Analyser la parole et la communication aphasiques, dans Psycholinguistique : Introduction et applications. Plural Publishing.

*Patel, Aniruddh D. 2008. La musique, le langage et le cerveau. Oxford University Press.

Ramus, Franck. 2006. Gènes, cerveaux et cognition : Une feuille de route pour le chercheur en sciences cognitives. Cognition 101, 247-269.

Turken, A.U. &Dronkers, N.F. L’architecture neuronale du réseau de compréhension du langage : preuves convergentes des analyses de lésions et de connectivité. Frontiers in Systems Neuroscience, 2011, 5, 1-20

Modélisation du langage aphasique : http://langprod.cogsci.illinois.edu/cgi-bin/webfit.cgi