Section 26 Cerveau, cognition et comportement

I. La Psychologie

La psychologie dans la section 26 du CNRS n'a pas d'équivalent dans les autres EPST dédiés aux Sciences de la Vie tels que l'INSERM, mais elle correspond en partie aux larges domaines couverts par les sections 16 et 69 du CNU. Les principaux thèmes et spécialités comprennent les études sur la perception visuelle et auditive, la psycholinguistique, l'apprentissage et la mémoire, la psychologie sociale, l'ergonomie cognitive, la cognition incarnée et située. La philosophie cognitive constitue un domaine indépendant, qui alimente une réflexion originale pour les sciences cognitives. Parce qu'elle partage avec la psychologie de nombreux centres d'intérêts, elle est présentée dans ce chapitre.

1. La perception visuelle et auditive

L'étude de la perception participe fondamentalement à la compréhension du fonctionnement du cerveau humain grâce à une interaction interdisciplinaire réussie. Ces études ont bénéficié d'une représentation neurophysiologique idéalement structurée des sens (rétinotopie, tonotopie...), de manipulations fines de stimuli en psychologie expérimentale et d'outils puissants de modélisation mathématique. La communauté française a joué et joue toujours un rôle clé dans l'évolution de nos connaissances en perception, en particulier dans les domaines de la psychophysique visuelle et auditive. Cependant, la France demeure en retrait tant en nombre d'unités qu'en nombre de chercheurs ou d'enseignants-chercheurs : par exemple, la Grande-Bretagne, l'Allemagne et les Pays-Bas ont des effectifs de chercheurs jusqu'à dix fois supérieurs. Les chercheurs français de ces domaines se sont rassemblés récemment pour constituer des groupements de recherche (GDR) interdisciplinaires associant psychologues, modélisateurs et neuroscientifiques, en particulier les GDR-Vision et GRAEC (Groupement de Recherche en Audiologie Expérimentale et Clinique) pour la perception visuelle et auditive, respectivement.

En perception visuelle, quatre grands thèmes caractérisent la recherche française. (1) L'analyse des images et de la vision naturelle se consacre à l'étude des traits élémentaires pertinents pour le système visuel (orientation, fréquence spatiale, disparité, excentricité, couleur, direction), les modes de traitements de ces traits (sélectivité, bande passante, organisation) et leur inscription dans l'architecture fonctionnelle complexe des aires visuelles primaires. Les études récentes s'intéressent en particulier aux objets complexes, constitués d'une collection de ces traits élémentaires, ainsi qu'aux scènes naturelles. (2) Les études sur la localisation d'objets dans l'espace tridimensionnel et la reconnaissance d'objets ont trouvé un nouvel essor suite à de récentes avancées technologiques (cinéma 3D, reconnaissance automatique des visages). L'interaction sur cette thématique entre recherches fondamentale et industrielle (PME et grands groupes) a été particulièrement riche dans les deux sens. (3) L'inférence perceptive est devenue une thématique de recherche en soi. Ces études portent sur la catégorisation rapide des scènes naturelles, la modélisation des décisions perceptives (modèles Bayésiens, théorie de la détection du signal, modèles de diffusion). (4) Le dernier thème concerne les interactions entre la vision et d'autres informations sensorielles (haptique, auditive..) ou sensorimotrice (copie d'efférence, signaux extrarétiniens). Les problématiques abordées touchent à la nature et à la dynamique des représentations visuelles dans le contexte spécifique des saccades (recherche visuelle) et de la poursuite oculaire, avec pour souci de mieux comprendre la stabilité de notre perception du monde en dépit (ou grâce) à ces mouvements oculaires.

La perception auditive (hors traitement de la parole) fait l'objet, en France, de recherches dans les domaines de la psychophysique sensorielle, de la psychologie cognitive, de la neuropsychologie et de l'imagerie cérébrale. En ce qui concerne la psychophysique, on peut dégager trois thématiques majeures : (1) la ségrégation automatique de flux sonores simultanés et le liage perceptif de sons successifs ; (2) la sensibilité à l'enveloppe temporelle et la structure temporelle fine des sons, chez des auditeurs normaux ou atteints de pathologies cochléaires, ainsi que chez les porteurs d'implant cochléaire ; (3) la plasticité à court terme et à long terme de l'audition, telle qu'elle se manifeste dans des effets consécutifs et dans l'apprentissage. Cette troisième thématique, particulièrement d'actualité en France comme à l'international, est également développée par des psychologues cognitivistes spécialistes de la perception de la musique. Ceux-ci s'intéressent notamment aux traitements auditifs implicites à l'œuvre dans la perception de la musique, aux relations entre parole et musique et aux déficiences des sujets dits « amusiques ».

2. L'apprentissage et la mémoire

L'étude de la mémoire et de l'apprentissage reste un des thèmes de prédilection de la psychologie scientifique. Concernant l'apprentissage, les chercheurs français ont contribué à l'émergence des travaux actuels sur l'apprentissage implicite et sont au cœur des débats les plus vifs sur ces questions. La recherche française a permis une avancée importante de ce domaine en proposant des modèles théoriques originaux qui permettent de repenser les rapports entre conscience, mémoire et apprentissage. Les travaux sur l'apprentissage ne portent plus seulement sur l'apprentissage de la lecture, mais envisagent aussi le calcul, la musique, le temps et l'espace. Concernant la mémoire à court terme, des chercheurs français ont fait une percée dans l'étude de la mémoire de travail, système cognitif chargé du maintien et du traitement simultané de l'information. Ce concept a rencontré un succès considérable et continue à susciter de nombreux travaux. La mémoire à long terme fait également l'objet de nombreux travaux, notamment la mémoire épisodique. Les chercheurs français se focalisent sur le fonctionnement mnésique chez des adultes et des personnes âgées (vieillissement normal) ou bien encore sur les connaissances que les individus ont de leur fonctionnement mnésique : la méta-mémoire. Les travaux sont aussi très nombreux chez les personnes âgées atteintes de la maladie d'Alzheimer. D'une manière générale, ces travaux tentent de comprendre les mécanismes sous-jacents à la mémorisation et à la récupération d'une information pour ensuite proposer une remédiation aux différents troubles mnésiques. Les pathologies de la mémoire à long terme sont bien étudiées dans notre pays. La mémoire est envisagée en France essentiellement dans une perspective que l'on peut qualifier de « structurale », c'est-à-dire que les études se focalisent sur la façon dont les individus encodent et récupèrent des informations, les facteurs qui jouent sur ces étapes ou encore la nature des traces mnésiques élaborées. La question du « pourquoi » la mémoire possède telles ou telles caractéristiques fonctionnelles, c'est-à-dire une perspective évolutionniste de la mémoire, qui a été récemment développée aux États-Unis, est une approche encore peu suivie en France.

3. La psycholinguistique

La psycholinguistique s'intéresse à l'acquisition du langage et à son traitement. Elle intègre actuellement plusieurs techniques expérimentales et on observe une porosité très fructueuse entre l'approche traditionnelle de la psychologie expérimentale (i.e. chronométrie mentale) et celle des neurosciences cognitives (IRMf et EEG), souvent complétée par l'élaboration de modèles d'inspiration connexionniste.

En psycholinguistique adulte, dans le domaine des études sur l'accès au lexique mental en lecture, en perception auditive, en production verbale orale et, dans une moindre mesure, en production verbale écrite, la France est devenue et reste l'un des pays majeurs pour l'élaboration de modèles. Ces modèles ne se contentent pas de spécifier les niveaux fonctionnels de traitement mais ils identifient aussi, désormais, leurs substrats neuronaux et leur dynamique temporelle d'activation. De plus en plus de travaux en psycholinguistique adulte ont recours à des expériences dans lesquelles de nombreux stimuli (des mots, des images) sont utilisés et l'impact de nombreux facteurs (essentiellement linguistiques, la fréquence, la longueur) est étudié au moyen de modèles statistiques qui prennent simultanément en compte la variabilité provenant des participants et des items (modèles mixtes). Ainsi, les études sont-elles consacrées à la collecte de normes psycholinguistiques (valeur d'imagerie, valence émotionnelle) à partir de longues listes de mots ou de stimuli imagés. Les études en lecture ou en production verbale tentent également d'identifier des différences interindividuelles dans la sensibilité aux différentes variables psycholinguistiques. Les recherches en psycholinguistique sont moins développées concernant la compréhension (en lecture ou audition) d'unités supérieures aux mots. Ainsi, y a-t-il moins d'études en France que dans d'autres pays concernant la compréhension de phrases, de discours ou textes, sauf, sans doute, en ce qui concerne la compréhension de textes procéduraux relativement bien étudiés en ergonomie cognitive.

La psycholinguistique développementale, c'est-à-dire l'étude du développement du langage, demeure aussi un point fort des recherches en France. Des recherches sont conduites sur l'acquisition du langage parlé afin d'identifier les indices qui sont extraits dans le signal et qui constituent les unités d'élaboration des différents « mots » de la langue. Des travaux ont ainsi mis en évidence la sensibilité des bébés aux propriétés rythmiques qui peuvent distinguer les langues entre elles. Les regroupements prosodiques pourraient alors constituer une base essentielle de la distinction entre les « petits » mots grammaticaux et les autres mots. Les travaux sur l'acquisition de la langue écrite, notamment sur la lecture ou encore sur l'orthographe, sont aussi bien développés en France. La question des troubles de l'acquisition de la lecture, comme la dyslexie, est un thème sur lequel des chercheurs français consacrent des études reconnues sur le plan international. Par contre, les travaux sur le bilinguisme sont sans doute moins développés en France que dans d'autres pays. En effet, bien que présentes et de niveau international, les études françaises ayant trait aux mécanismes engagés dans l'apprentissage des langues secondes et aux structures cérébrales impliquées dans le mono- et le bilinguisme sont plus limitées, alors que la majorité des populations est en contact avec plus d'une langue.

4. La psychologie sociale

L'être humain est un être biologique mais ancré socialement et la caractéristique fondamentale de la psychologie sociale expérimentale est d'intégrer cette dimension sociale et culturelle dans la description et l'explication des comportements humains. Cette discipline s'appuie sur les concepts et méthodes de la psychologie cognitive. L'étude de la régulation sociale des fonctionnements cognitifs est l'une des originalités de la psychologie sociale expérimentale. Les travaux conduits dans cette perspective ont montré que certains processus cognitifs longtemps jugés fortement automatiques (traitement lexical/sémantique de mots isolés) s'expriment en réalité de manière différenciée selon que l'individu est ou non placé en présence de ses congénères. Depuis quelques années, certains de ces travaux s'ancrent dans les neurosciences sociales et visent à identifier les bases neuronales des régulations liées au contexte social chez l'Homme. Les travaux dans ce domaine, et plus généralement en psychologie sociale expérimentale, alimentent certaines disciplines en émergence, en particulier la neuroéconomie et les neurosciences sociales ou affectives.

Les recherches en psychologie sociale s'intéressent aussi aux mécanismes complexes de catégorisation et de comparaison qui régulent la perception de soi et d'autrui, l'identité sociale et les relations entre groupes (e.g. biais de favoritisme intragroupe et discriminations envers les extérieurs au groupe). Elle s'intéresse, en particulier, aux stéréotypes et à leur impact sur l'auto-perception et les performances. Les études conduites en psychologie sociale s'intéressent aussi aux différences de normes et de valeurs culturelles. Par exemple, les sociétés dans lesquelles une politique de multiculturalisme vigoureuse est mise en œuvre ont des normes culturelles favorables à la diversité et ces normes conduisent au développement d'une plus grande tolérance dans les rapports entre groupes. Une meilleure compréhension de ces différents mécanismes est nécessaire pour aborder et résoudre de multiples problèmes sociétaux (violence, racisme).

Parmi les nouveaux défis de la psychologie sociale figure l'interface entre la biologie et la culture. De manière traditionnelle, on oppose les explications « biologiques » et les explications « sociales » du comportement. Mais des travaux de psychologie sociale tendent à remettre en question cette opposition en intégrant des mécanismes de l'évolution biologique aux mécanismes liés au développement et l'évolution des cultures. Enfin, cette discipline largement interdisciplinaire est riche de potentialités en ce qui concerne les applications dans des champs aussi divers que l'éducation, la santé, le travail et les décisions économiques, ou encore l'expertise judiciaire.

5. L'ergonomie cognitive

L'étude du fonctionnement cognitif dans des situations spécifiques (travail, conduite automobile, usage des nouvelles technologies et de la réalité virtuelle, handicap, santé, recherche sur le Web...) est aussi bien développée dans notre pays. Aujourd'hui, les individus sont conduits quotidiennement à dialoguer par l'intermédiaire d'ordinateurs, de nombreux services utilisent des serveurs pour interagir avec des usagers et le développement des MOOC (massive open online courses) connaît une accélération ainsi que toutes sortes d'applications mobiles. Les travaux de psychologie cognitive conduits dans des laboratoires français permettent de tenir compte des résultats fondamentaux pour améliorer les interactions homme-machine. L'ergonomie cognitive reste l'un des domaines essentiels où les recherches de psychologie cognitive trouvent des applications. La création récente de l'association ARPEGE, issue du GDR-PsychoErgo, permet d'augmenter la synergie entre les acteurs français dans ce domaine relevant de la section 26. Toutefois, l'ergonomie cognitive mérite d'être encore renforcée, non seulement pour contribuer à faire face aux nouveaux défis technologiques, mais aussi parce que, du fait même de sa confrontation permanente à des situations complexes, ce secteur livre des résultats intéressants et en réalité indispensables à la recherche fondamentale sur la cognition.

6. La cognition incarnée
et située

Les théories de la cognition dite incarnée ou située postulent que la cognition ne peut être comprise sans tenir compte des interactions avec le corps dans lequel elle s'incarne et l'environnement dans lequel elle se situe. Elles s'opposent en ce sens aux conceptions traditionnelles qui considèrent le fonctionnement cognitif d'un individu comme un système opérant sur des représentations amodales, découlant d'un traitement symbolique de l'information. Les théories de la cognition incarnée prônent au contraire un lien étroit entre perception, action et cognition, les représentations et les connaissances étant supposées modales, créées par l'expérience de l'individu dans son environnement, et donc ancrées sur le monde. L'intérêt croissant pour cette perspective se traduit par un nombre exponentiel d'études publiées depuis une dizaine d'années, en particulier dans le champ de la psychologie cognitive et sociale, mais également dans d'autres disciplines touchant aux sciences cognitives telles que la linguistique, la philosophie, les neurosciences, l'intelligence artificielle et la robotique. De nombreuses études comportementales ou de neuro-imagerie démontrent ainsi la participation des systèmes sensorimoteurs dans la perception, la compréhension du langage, l'apprentissage ou encore les interactions sociales. En France, les travaux de plusieurs équipes de recherche sur la mémoire, le langage, la cognition sociale ou les relations perception-action s'inscrivent désormais dans cette perspective.

7. La philosophie cognitive

Les relations entre philosophie et sciences du cerveau et de la cognition prennent des formes multiples. Par exemple, la philosophie de la biologie s'intéresse de très près aux neurosciences, à leurs concepts et leurs méthodes, tandis que la neuroéconomie exploite les outils formels développés par les logiciens et les théoriciens de la décision. Toutefois, c'est sans doute entre philosophie et psychologie que se sont tissés les liens les plus étroits. Les recherches menées en France à l'interface entre philosophie et sciences cognitives se concentrent, à l'exception de quelques chercheurs isolés, dans deux laboratoires parisiens. Les recherches en philosophie du langage et en logique portent notamment sur les liens entre sémantique linguistique et ontologie, sur l'interface sémantique/pragmatique, sur l'indexicalité et les processus référentiels. Un nombre important de travaux sont consacrés à la conscience, y compris la conscience de soi, dans ses différentes modalités. Dans le domaine de la perception, l'étude de sa multi-modalité, sa pénétrabilité cognitive et ses relations avec l'imagination sont parmi les points forts des travaux menés en France. Les recherches novatrices conduites sur les représentations et les expériences corporelles constituent un travail de fond permettant de préciser le concept de cognition incarnée. Les travaux sur la modélisation des processus de décision, individuelle ou collective, et sur les représentations impliquées dans la préparation et le contrôle de l'action contribuent à l'élaboration d'un cadre conceptuel commun pour une approche interdisciplinaire de la décision, de l'action et de la rationalité. Les recherches sur la cognition sociale, en lien étroit avec la psychologie cognitive, les neurosciences sociales, la théorie de l'évolution, l'économie comportementale et la neuroéconomie, sont en plein essor et font l'objet de nombreuses collaborations entre philosophes et chercheurs de ces disciplines, par exemple à travers des travaux sur l'intentionnalité partagée (neurones miroirs, empathie), les émotions sociales, la théorie argumentative du raisonnement, l'émergence évolutionnaire de la coopération et du sens moral, ou l'interface entre la biologie et la culture. Des travaux sont également menés sur les différents formats de représentation des connaissances et sur leurs processus de validation, notamment en lien avec les problématiques de maîtrise des volumes massifs de données qu'engendrent les nouvelles technologies de l'information et de la communication. Enfin, la philosophie expérimentale a pris son essor en France au cours des dernières années, avec par exemple des travaux sur les intuitions morales, l'intentionnalité et le libre-arbitre.