

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 3, 2023 • 60min
Séminaire - Léon Bottou : Les succès et les nouveaux défis de l'intelligence artificielle en mathématiques
Stanislas DehaeneCollège de France - Année 2022-2023Chaire de Psychologie Cognitive ExpérimentaleQuel code neural pour les représentations mentales ?Séminaire - Léon Bottou, Les succès et les nouveaux défis de l'intelligence artificielle en mathématiquesLéon Bottou, FAIR, New York

Feb 3, 2023 • 1h 16min
05 - Quel code neural pour les représentations mentales ? : La représentation vectorielle des mots et des concepts
Stanislas DehaeneCollège de France - Année 2022-2023Chaire de Psychologie Cognitive ExpérimentaleQuel code neural pour les représentations mentales ?La représentation vectorielle des mots et des conceptsComment un vecteur neuronal pourrait-il représenter les mots du langage, tant au niveau de leur forme qu'à celui de leur sens ? Au niveau perceptif, le cours examinera l'hypothèse que les phonèmes et les syllabes sont représentés par des codes neuronaux « factorisés » en voyelles et en consonnes, et même en traits phonétiques. Cette décomposition semble exister même chez le très jeune enfant, et donne une réalité neuronale aux traits phonétiques postulés par les linguistes. Au niveau du sens, l'analyse sémantique latente et, plus récemment, les modèles Word2Vec et GloVe attribuent à chaque mot un vecteur de concept dans un espace de haute dimension, et parviennent à capturer en partie les jugements humains de similarité entre concepts. Nous examinerons plusieurs expériences récentes qui évaluent à quel point ces modèles correspondent à l'encodage neuronal des concepts dans le cortex humain.

Jan 30, 2023 • 45min
Séminaire - Marie Amalric : Number Symbols in the Brain and Mind
Stanislas DehaeneCollège de France - Année 2022-2023Chaire de Psychologie Cognitive ExpérimentaleQuel code neural pour les représentations mentales ?Séminaire - Marie Amalric : Number Symbols in the Brain and MindMarie Amalric, université de Trento, Italie

Jan 27, 2023 • 1h 2min
04 - Quel code neural pour les représentations mentales ? : Comment prendre une décision ou faire des calculs avec des vecteurs dynamiques ?
Stanislas DehaeneCollège de France - Année 2022-2023Chaire de Psychologie Cognitive ExpérimentaleQuel code neural pour les représentations mentales ?Comment prendre une décision ou faire des calculs avec des vecteurs dynamiques ?Les vecteurs neuronaux n'ont pas de raison d'être statiques – leur direction et leur amplitude peuvent changer au cours du temps. Dans ce cours, nous illustrerons le concept de trajectoire neuronale, c'est-à-dire l'idée qu'au fil du temps, le vecteur neuronal qui code pour une représentation peut se transformer, se déplacer ou tourner, et que cette trajectoire dynamique reflète les transformations progressives d'un objet mental à mesure qu'il entre dans un calcul ou une décision. La décomposition temporelle de l'évolution de l'activité neuronale au cours d'une décision simple permet de distinguer des étapes de perception et de prise de décision au sein des mêmes neurones du cortex préfrontal. De même, des enregistrements neuronaux dans le cortex humain permettent de suivre, en temps réel, l'évolution de la détection d'une erreur ou du traitement d'une phrase. Ces recherches très récentes fournissent de nouvelles visualisations de l'état cortical au fil du temps, et de nouveaux modèles du calcul logique avec des vecteurs.

Jan 20, 2023 • 52min
Séminaire - Daniel Ansari : Number Symbols in the Brain and Mind
Stanislas DehaeneCollège de France - Année 2022-2023Chaire de Psychologie Cognitive ExpérimentaleQuel code neural pour les représentations mentales ?Séminaire - Number Symbols in the Brain and MindIntervenant : Daniel Ansari, University of Ontario

Jan 20, 2023 • 1h 15min
03 - Quel code neural pour les représentations mentales ? : Exploiter la factorisation et les sous-espaces vectoriels pour coder l'information et communiquer entre aires cérébrales
Stanislas DehaeneCollège de France - Année 2022-2023Chaire de Psychologie Cognitive ExpérimentaleQuel code neural pour les représentations mentales ?Exploiter la factorisation et les sous-espaces vectoriels pour coder l'information et communiquer entre aires cérébralesLes mathématiciens savent qu'un espace vectoriel peut être décomposé en sous-espaces orthogonaux. Le cerveau exploite-t-il cette propriété ? La réponse semble positive : des populations distinctes de neurones, ou encore des vecteurs orthogonaux, mais portés par les mêmes neurones, codent souvent pour des propriétés dissociables des représentations mentales – par exemple la couleur, l'identité et la position des objets. De cette manière, le cerveau décompose ou « factorise » un problème en attribuant des représentations neuronales distinctes à chaque dimension indépendante du problème. Nous en verrons plusieurs exemples (cellules de grille dans le cortex entorhinal, codage des séquences dans le cortex préfrontal), et nous étudierons comment la notion de sous-espace offre une nouvelle solution au problème de la communication sélective entre aires cérébrales.

Jan 13, 2023 • 51min
Séminaire - Ernest Davis : Commonsense Physical Reasoning in Man and Machine
Stanislas DehaeneCollège de France - Année 2022-2023Chaire de Psychologie Cognitive ExpérimentaleQuel code neural pour les représentations mentales ?Séminaire - Commonsense Physical Reasoning in Man and MachineIntervenant : Ernest Davis, NYU

Jan 13, 2023 • 1h 14min
02 - Quel code neural pour les représentations mentales ? : Géométrie des représentations visuelles : chaque visage est un vecteur
Stanislas DehaeneCollège de France - Année 2022-2023Chaire de Psychologie Cognitive ExpérimentaleQuel code neural pour les représentations mentales ?Géométrie des représentations visuelles : chaque visage est un vecteurComment coder une représentation mentale à l'aide d'un vecteur neuronal dans un espace de haute dimension ? Le cours prendra l'exemple de la reconnaissance visuelle : chaque objet, chaque visage que nous reconnaissons est codé par l'activité d'une population de neurones dans le cortex inféro-temporal. Les travaux de Doris Tsao ont poussé cette idée très loin : ils montrent comment chaque visage que nous reconnaissons est décomposé suivant une cinquantaine d'axes principaux de forme et de contraste, qu'il est possible d'identifier au niveau neuronal. La connaissance du code neural des visages est désormais telle qu'elle permet, sur la base d'un enregistrement de l'activité neuronale, de reconstituer un portrait-robot du visage que l'animal a vu ! Le cours introduira les concepts de « metamères » (des visages différents qui conduisent à la même activité neuronale, au moins dans certains neurones) et discutera de la possibilité d'attaques « adversariales » (dans lesquelles une image est légèrement modifiée afin qu'elle soit confondue avec une autre) dans les machines comme dans le cerveau.

Jan 6, 2023 • 1h 3min
Séminaire - François Charton : Les mécanismes de l'intuition mathématique chez les êtres humains et les machines : L'intelligence artificielle peut-elle modéliser le langage mathématique ?
Stanislas DehaeneCollège de France - Année 2022-2023Chaire de Psychologie Cognitive ExpérimentaleQuel code neural pour les représentations mentales ?Séminaire - Les mécanismes de l'intuition mathématique chez les êtres humains et les machines : L'intelligence artificielle peut-elle modéliser le langage mathématique ?Intervenant : François Charton, FAIR Paris

Jan 6, 2023 • 1h 15min
01 - Quel code neural pour les représentations mentales ? : Vecteurs neuronaux ou cellules grand-mère : les représentations mentales sont-elles localisées ou distribuées ?
Stanislas DehaeneCollège de France - Année 2022-2023Chaire de Psychologie Cognitive ExpérimentaleQuel code neural pour les représentations mentales ?Vecteurs neuronaux ou cellules grand-mère : les représentations mentales sont-elles localisées ou distribuées ?En quelques décennies, l'enregistrement de neurones dans le cerveau animal et humain a été révolutionné par l'apparition de techniques massivement parallèles d'électrophysiologie ou d'imagerie optique, qui captent les réponses de centaines, voire de milliers de neurones simultanément. Le cours examinera comment on est passé d'une notion de codage par neurones uniques (les fameux « neurones grand-mère ») à une approche vectorielle du code neural (un code distribué sur une vaste population de neurones). Chez le singe macaque, avec les travaux pionniers d'Apostolos Georgopoulos dans les années 1980, mais aussi dans des travaux très récents chez la mouche drosophile et chez la chauve-souris, le codage vectoriel par « phaseurs » explique comment les animaux peuvent faire des calculs mentaux géométriques, par exemple pour déterminer la direction d'une cible.


