Psychologie cognitive expérimentale - Stanislas Dehaene
Collège de France
La mission de ce laboratoire est d'analyser les bases cérébrales des fonctions cognitives, chez l'homme normal et chez certains patients neurologiques, en développant et en exploitant les méthodes modernes de la neuro-imagerie conjointement à l'utilisation de paradigmes expérimentaux issus de la psychologie cognitive. Stanislas Dehaene est ancien élève de l'École normale supérieure et docteur en psychologie cognitive. En septembre 2005, il a été nommé professeur au Collège de France, sur la chaire nouvellement créée de Psychologie cognitive expérimentale, après avoir occupé pendant près de dix ans la fonction de directeur de recherche à l'Inserm. Ses recherches visent à élucider les bases cérébrales des opérations les plus fondamentales du cerveau humain : lecture, calcul, raisonnement, prise de conscience. Ses travaux ont été récompensés par plusieurs prix et subventions, dont le prix Louis D. de la Fondation de France (avec D. Le Bihan), le prix Jean-Louis Signoret de la Fondation Ipsen et la centennial fellowship de la fondation américaine McDonnell.Les nombres dans le cerveauStanislas Dehaene est l'expert reconnu des bases cérébrales des opérations mathématiques, domaine dont il a été le pionnier. Il a conçu de nouveaux tests psychologiques de calcul et de compréhension des nombres, et les a appliqués aux patients atteints de lésions cérébrales et souffrant de troubles du calcul. Son travail a conduit à la découverte que l'intuition des nombres fait appel à des circuits particuliers du cerveau, en particulier ceux du lobe pariétal. Stanislas Dehaene a utilisé les méthodes d'imagerie cérébrale afin d'analyser l'organisation anatomique de ces circuits, mais aussi leur décours temporel, démontrant notamment dans un article paru dans Science en 1999 que le calcul approximatif fait appel à des régions partiellement différentes de celles du calcul exact. En collaboration avec le neurologue Laurent Cohen, il a observé de nouvelles pathologies de ces régions, qui conduisent certains patients « acalculiques » à perdre toute intuition du nombre. Il a également montré des homologies frappantes entre les traitements des nombres chez l'homme et chez l'animal. Ainsi, les fondements de nos capacités arithmétiques trouvent leur origine dans l'évolution du cerveau.Les travaux de Stanislas Dehaene montrent que des pathologies de la région pariétale, d'origine traumatique ou génétique, peuvent exister chez l'enfant. Elles entraînent une « dyscalculie » – un trouble précoce du développement comparable à la dyslexie, mais affectant l'intuition du nombre. Le diagnostic, la compréhension et la rééducation de la dyscalculie, par le biais de logiciels de jeux éducatifs, constituent des objectifs majeurs du laboratoire. Stanislas Dehaene a résumé ses recherches sur le cerveau et les mathématiques dans un livre à destination du grand public : La Bosse des maths (Éditions Odile Jacob ; Prix Jean Rostand en 1997), dont une édition révisée a été publiée en 2010.
Episodes
Mentioned books
Feb 23, 2024 • 1h 6min
Séminaire - Lisa Feigenson : How do Infants Learn? The Role of Surprise, Curiosity, and Active Experimentation
Stanislas DehaeneCollège de France - Année 2023-2024Chaire de Psychologie Cognitive ExpérimentaleQuel code neural pour les représentations mentales ?Séminaire - Lisa Feigenson : How do Infants Learn? The Role of Surprise, Curiosity, and Active ExperimentationLisa FeigensonJohns Hopkins University, New YorkComment les bébés apprennent-ils ? Le rôle de la surprise, de la curiosité et de l'expérimentation activeRésuméThe origins of our minds are an enduring puzzle-- what parts of what we know require learning, and what emerges in the absence of specific experience? Questions about how nature and nurture contribute to human knowledge have been productive in driving contemporary research in psychology, linguistics, and neuroscience. Yet, these questions also have been controversial, with some arguing that it is no longer useful to consider development in terms of nature and nurture. Here I revisit classic ideas in this theme, and provide new evidence. First I argue that people, including children and scientists, naturally and intuitively think about human abilities in terms of innateness versus learning. Moreover, we find that their thinking exhibits strong empiricist biases. Characterizing these biases, and their potential to distort scientific reasoning, is critical if we are to come to understand the actual origins of knowledge. Next, I present a case study for thinking about learning that puts new emphasis on the role of prior knowledge. In a series of experiments, we find that infants' acquisition of new information (i.e., nurture) is guided and enhanced by prior knowledge that is likely innate (i.e., nature). These experiments highlight that integrating across the contributions of nature and nurture, rather than ignoring this distinction, is central to understanding phenomena of interest. I suggest that researchers must continue to think about nature/nurture, with the recognition that in so doing we also must characterize, understand, and correct for our intuitive biases.
Feb 23, 2024 • 1h 14min
04 - La perception des objets mathématiques élémentaires : Perception des quadrilatères et singularité de l'espèce humaine en géométrie
Stanislas DehaeneCollège de FranceAnnée 2023-2024Chaire de Psychologie Cognitive Expérimentale04 - La perception des objets mathématiques élémentaires : Perception des quadrilatères et singularité de l'espèce humaine en géométrieComment tester, expérimentalement, l'hypothèse d'un langage de la géométrie et sa spécificité à l'espèce humaine ? Une série d'expérience, qui a fait l'objet de la thèse de Mathias Sablé-Meyer, a porté sur la perception des quadrilatères. Nous avons créé un test de recherche d'intrus dans lequel les participants devaient détecter une forme déviante parmi cinq répétitions de la même forme de base. Par exemple, la forme de base pouvait être un rectangle, avec des variations de taille et d'orientation, et la forme déviante le même rectangle avec un coin déplacé. Les résultats ont montré un important effet de régularité géométrique : plus la forme de base possède de régularités géométriques (côtés parallèles, côtés égaux, angles droits ou angles égaux), plus les intrus sont faciles à détecter. Ainsi, les carrés, rectangles, trapèzes ou parallélogrammes, qui possèdent des régularités compressibles, sont beaucoup plus faciles à représenter mentalement que des quadrilatères quelconques qui en sont dépourvus.Une série d'expériences, dont certaines non publiées, montrent que (1) cet effet de régularité géométrique est hautement reproductible, y compris chez des enfants d'âge préscolaire et chez des adultes sans éducation ; (2) les primates non humains ne semblent pas capables de comprendre ce type de régularité géométrique ; (3) les réseaux de neurones artificiels à convolution, qui dominent actuellement le domaine de l'intelligence artificielle, modélisent bien les performances des primates non-humains, mais sont incapables d'expliquer cet aspect élémentaire de la perception visuelle humaine, la reconnaissance d'un simple carré ; (4) deux stratégies sont disponibles pour résoudre la tâche de l'intrus géométrique : une stratégie perceptive, disponible chez tous les primates, dans laquelle les formes géométriques sont traitées dans le système visuel ventral comme n'importe quelle image ou n'importe quel visage ; et une stratégie symbolique, apparemment disponible uniquement chez les humains, dans laquelle les formes géométriques sont comprimées en fonction de leurs propriétés géométriques (parallélisme, angles droits, symétries, etc.) ; (5) l'imagerie cérébrale, tant en IRM fonctionnelle qu'en magnéto-encéphalographie (MEG), démontre l'existence de ces deux voies corticales distinctes pour la perception des formes géométriques.Ainsi, la perception ou le dessin d'un simple rectangle, comme à Lascaux, signale déjà les prémices d'un langage des objets mathématiques, universel et propre à l'espèce humaine.
Feb 9, 2024 • 55min
Séminaire - Valentin Wyart : Les rôles respectifs des a priori, du bruit et de la confiance dans l'apprentissage
Stanislas DehaeneCollège de France - Année 2023-2024Chaire de Psychologie Cognitive ExpérimentaleQuel code neural pour les représentations mentales ?Séminaire - Valentin Wyart : Les rôles respectifs des a priori, du bruit et de la confiance dans l'apprentissageValentin Wyart, directeur de recherche Inserm au Laboratoire de neurosciences cognitives et computationnelles de l'École normale supérieure (Paris)RésuméApprendre et décider dans des environnements incertains constitue un défi difficile mais omniprésent pour l'intelligence humaine. Les recherches en psychologie et en neurosciences ont identifié les processus cognitifs élémentaires (appelés inférences) que nous utilisons au quotidien dans une multitude de situations variées pour intégrer des informations ambiguës et agir de façon adaptée. Ces inférences sont étonnamment imprécises (bruitées en termes statistiques), ce qui pose des contraintes fortes sur la précision et la prévisibilité des décisions humaines prises dans des environnements incertains. Pendant ce séminaire, en m'appuyant sur des résultats récents en psychologie et en neurosciences, je présenterai les rôles respectifs des a priori, mais aussi de ce bruit d'inférence et de la confiance dans l'apprentissage et la prise de décision humaine en situation d'incertitude.
Feb 9, 2024 • 1h 22min
03 - La perception des objets mathématiques élémentaires : Motifs géométriques et musicaux et leurs mécanismes cérébraux
Stanislas DehaeneCollège de FranceAnnée 2023-2024Chaire de Psychologie Cognitive Expérimentale03 - La perception des objets mathématiques élémentaires : Motifs géométriques et musicaux et leurs mécanismes cérébrauxLe sens de la géométrie pour des formes statiques s'accompagne, dans l'espèce humaine, d'une capacité de percevoir des régularités et notamment des symétries au sein de séquences spatiales et musicales. Une première série d'expériences menées au laboratoire a porté sur la perception des séquences géométriques et musicales : quelles représentations mentales les humains utilisent-ils pour se représenter mentalement des formes aussi simples qu'un zigzag, tel qu'observé sur un coquillage retrouvé à Java et daté de 540 000 ans ou un rectangle comme à Lascaux ? Nos recherches suggèrent qu'un seul et même langage de la pensée, fondé sur la détection récursive de symétries (répétitions avec variations) permet de capturer les intuitions humaines des séquences géométriques et musicales, au moins en ce qui concerne les séquences plus élémentaires. Que ce soit dans la modalité auditive ou visuelle, la mémoire des séquences dépend de leur taux de compression dans le langage de la pensée, autrement dit de leur longueur minimale de description. Grâce à l'imagerie cérébrale, les mécanismes cérébraux de la perception des motifs géométriques et musicaux commencent à être découverts, et leur enrichissement par l'expérience et l'éducation commence à être modélisé.
Feb 2, 2024 • 1h 1min
Séminaire - James Whittington : How to Build Cognitive Maps
Stanislas DehaeneCollège de France - Année 2023-2024Chaire de Psychologie Cognitive ExpérimentaleQuel code neural pour les représentations mentales ?Séminaire - James Whittington : How to Build Cognitive MapsJames WhittingtonUniversity of OxfordRésuméPeople seem to have an early understanding of the world around them, and the other people in it. Before children can reliably say "ball", "wall", or "Saul", they expect balls to not go through walls, and for Saul to go right for a ball (if there's no wall). There are different proposals out there for the cognitive computations that underlie this basic commonsense reasoning. I'll focus on one proposal in particular, and suggest that a "rough rendering and de-rendering" approach can explain basic expectations about object solidity, cohesion, and permanence. I will also expand the notion of approximations in intuitive physics to more recent work on imagery and imagination, including non-commitment in imagery, and the importance of physical properties in visual pretense.
Feb 2, 2024 • 1h 21min
02 - La perception des objets mathématiques élémentaires : Formes géométriques, motifs et graphiques : Dessins d'enfants et universaux géométriques : comment les expliquer ?
Stanislas DehaeneCollège de FranceAnnée 2023-2024Chaire de Psychologie Cognitive Expérimentale02 - La perception des objets mathématiques élémentaires : Formes géométriques, motifs et graphiques : Dessins d'enfants et universaux géométriques : comment les expliquer ?En complément de l'examen de la diversité transculturelle des signes géométriques, à travers les cultures aussi bien que l'histoire, l'analyse des dessins d'enfants fournit une troisième voie d'accès aux représentations géométriques spontanées de l'espèce humaine. Dès le plus jeune âge, ces dessins, bien que dépourvus de ressemblance stricte avec le modèle qui les inspire, trahissent une pensée abstraite. L'enfant, dit Goodenough, dessine ce qu'il sait et non ce qu'il voit. Comme le note Luquet, l'enfant passe par une phase de « réalisme intellectuel », pendant laquelle ses dessins reproduisent bien les différentes parties d'un objet ou d'un corps ainsi leur syntaxe, mais en les symbolisant par des formes géométriques abstraites.
Jan 26, 2024 • 1h 4min
Séminaire - Tomer Ullman : How Do Humans Develop a Simplified Model of Objects and Their Physics?
Stanislas DehaeneCollège de France - Année 2023-2024Chaire de Psychologie Cognitive ExpérimentaleQuel code neural pour les représentations mentales ?Séminaire - Tomer Ullman : How Do Humans Develop a Simplified Model of Objects and Their Physics?Tomer Ullman, Harvard UniversityRésuméPeople seem to have an early understanding of the world around them, and the other people in it. Before children can reliably say "ball", "wall", or "Saul", they expect balls to not go through walls, and for Saul to go right for a ball (if there's no wall). There are different proposals out there for the cognitive computations that underlie this basic commonsense reasoning. I'll focus on one proposal in particular, and suggest that a "rough rendering and de-rendering" approach can explain basic expectations about object solidity, cohesion, and permanence. I will also expand the notion of approximations in intuitive physics to more recent work on imagery and imagination, including non-commitment in imagery, and the importance of physical properties in visual pretense.
Jan 26, 2024 • 1h 11min
01 - La perception des objets mathématiques élémentaires : Formes géométriques, motifs et graphiques : L'origine des symboles géométriques depuis la préhistoire : un langage de la pensée ?
Stanislas DehaeneCollège de FranceAnnée 2023-2024Chaire de Psychologie Cognitive Expérimentale01 - La perception des objets mathématiques élémentaires : Formes géométriques, motifs et graphiques : L'origine des symboles géométriques depuis la préhistoire : un langage de la pensée ?Dans la grotte de Lascaux, juste en dessous du magnifique dessin d'un grand cerf, se trouve le tracé simple mais indubitable d'un rectangle. Partout dans le monde, depuis la préhistoire, l'espèce humaine n'a cessé de produire des symboles, des dessins, des motifs et des diagrammes aux formes géométriques régulières (lignes parallèles, cercles, carrés, etc.). Dans ce premier cours, nous examinons à quand remonte cette propension pour les symboles géométriques dans la préhistoire. Est-il possible de leur attribuer un sens ? Au minimum, peut-on en comprendre la syntaxe, la logique de leur organisation dans l'espace ? Des signes sur les grottes ornées aux pierres taillées en bifaces et en sphéroïdes, et d'André Leroi-Gourhan à Georges et Suzanne Sauvet, les données de la préhistoire ne manquent pas. Elles soulignent l'extraordinaire antiquité du sens géométrique dans le genre homo, et pas seulement chez homo Sapiens. Elles suggèrent également que, si le sens de ces signes nous échappe, leur syntaxe peut être analysée selon ses dimensions les plus élémentaires (traits, cercles, parallélisme, angles droits, répétition avec ou sans variation, concaténation, etc.). La recherche en préhistoire présente, dans ce domaine, une convergence remarquable avec mes propres recherches en sciences cognitives. Je formule l'hypothèse que tous les membres de l'espèce humaine sont dotés d'un langage géométrique de la pensée, qui s'appuie sur des concepts élémentaires (point, droite, courbe) et les recombine par des opérations de répétition avec variation, de concaténation, et d'enchâssement récursif.
Feb 10, 2023 • 56min
Séminaire - Véronique Izard : Fondements cognitifs des mathématiques
Stanislas DehaeneCollège de France - Année 2022-2023Chaire de Psychologie Cognitive ExpérimentaleQuel code neural pour les représentations mentales ?Séminaire - Véronique Izard : Fondements cognitifs des mathématiquesVéronique Izard, CNRS, Université Paris Descartes
Feb 10, 2023 • 1h 21min
06 - Quel code neural pour les représentations mentales ? : La représentation vectorielle du langage : comment représenter une phrase ?
Stanislas DehaeneCollège de France - Année 2022-2023Chaire de Psychologie Cognitive ExpérimentaleQuel code neural pour les représentations mentales ?La représentation vectorielle du langage : comment représenter une phrase ?Une phrase peut-elle être représentée par un vecteur ? Le problème de la « compositionalité » consiste à trouver un code qui combine les représentations individuelles des mots tout en parvenant également à coder leur composition, c'est-à-dire leur organisation syntaxique et sémantique. Nous examinerons plusieurs solutions proposées, leurs limites, et leur correspondance avec l'activité cérébrale enregistrée par imagerie en IRM ou en MEG, ou par électrodes intracrâniennes.
