Le matheux qui sommeille en chacun de nous

SCIENCE AU QUOTIDIEN / «La plupart des gens ont de la misère à effectuer des calculs mentaux rapidement. Mais c’est un peu bizarre quand on y pense parce que dans bien des situations, comme quand on effectue un dépassement en auto au milieu du trafic, le cerveau est capable de résoudre des calculs complexes sans grande difficulté. Comment est-ce possible ?», demande André-Nicholas Desroses, de Gatineau.

Il y a en effet une foule de tâches que l’on présume simples parce que nous les effectuons rapidement et machinalement, sans trop y penser, mais qui impliquent en réalité des mathématiques beaucoup plus élaborées qu’on le croit. Quand un joueur de hockey tente une passe vers un coéquipier en mouvement, par exemple, il doit estimer le point x où «son» joueur se trouvera au temps t, et à partir de là à quelle vitesse et avec quel angle il doit envoyer la rondelle pour qu’elle arrive au point x exactement au bon moment. Pendant un match, tout ceci se passe en une fraction de seconde mais, d’un point de vue mathématique, il faut faire ce que l’on appelle du «calcul différentiel» pour y parvenir. Cela ne demande pas un génie exceptionnel, loin de là, mais ce ne sont pas des maths simples non plus. Au Québec, les étudiants ne l’apprennent qu’au cégep (pour ceux qui ont des cours de maths rendus là), certains y échouent, et dans tous les cas ce n’est pas le genre de calcul que l’on fait «dans sa tête» : il faut s’y atteler avec papier, crayon et calculette.

Le même principe vaut aussi pour un joueur de baseball qui court pour attraper une balle au vol, pour certains dépassements en voiture, et ainsi de suite. Dans l’instant, nous effectuons ces manœuvres assez aisément, un peu comme s’il y avait un mathématicien qui se cachait en chacun de nous... Enfin, oui certes, il peut nous sembler parfois que ce matheux-là est tapi très, très profondément au fond de notre inconscient, c’est vrai, mais bon, il est là quand même. Alors comment se fait-il que ce qui est (relativement) facile avec une rondelle ou une balle soit si ardu sur papier ?

C’est simplement parce que ce ne sont pas les mêmes «zones» du cerveau ou «réseaux de neurones» qui sont sollicitées, explique Shirley Fecteau, chercheuse au centre CERVO de l’Université Laval et titulaire de la Chaire de recherche du Canada en neuroplasticité cognitive. «Dans un cas, c’est une tâche qui demande de jongler avec des concepts très abstraits alors que dans l’autre, c’est une tâche motrice», dit-elle.

Or ce sont surtout les lobes frontaux, à l’avant de la tête, qui sont chargés de l’abstraction. C’est principalement là, ainsi que dans la «jonction temporo-pariétale» (sur le côté de la tête, un peu vers l’arrière), que se font les calculs mentaux. La motricité, elle, est surtout prise en charge par le cervelet (complètement à l’arrière, vers le bas) et par le cortex moteur, situé sur le dessus de la tête, explique Mme Fecteau.

Attention, insiste-t-elle, ce serait une sur-simplification que de penser que chaque type de tâche est effectué uniquement «en silo» dans une ou deux zones très spécialisées. «On a longtemps parlé de l’hémisphère gauche qui s’occupe de ceci et de l’hémisphère droit qui fait cela, et de régions cérébrales spécialisées dans ceci ou dans cela, mais on sait maintenant que ce n’est pas aussi tranché que ça. De nos jours, on parle plus de réseaux parce que si, par exemple, vous voulez faire un arrêt au hockey ou un calcul mental, il y a toujours le frontal et le moteur qui vont communiquer ensemble, et qui vont communiquer aussi avec le cervelet. Alors c’est toute une cascade d’événements qui se passe. Vous avez des gens qui font un AVC et qui ont des dommages au cerveau, avec perte de certaines fonctions, mais par la suite il y a toujours des régions autour de la lésion et dans l’autre hémisphère qui vont essayer de prendre la relève, alors ça fonctionne vraiment plus en réseaux que comme une série de zones spécialisées qui ne se parlent pas», explique Mme Fecteau.

Mais il demeure quand même que le calcul mental implique davantage les lobes frontaux que le reste du cerveau, et que la motricité se passe plus dans le cortex moteur et le cervelet. Et comme chaque personne a des forces et des faiblesses, il est entièrement possible et naturel d’exceller dans l’un et d’être assez médiocre dans l’autre.

Cela dit, la moyenne des ours a généralement plus de difficulté avec le calcul mental qu’avec le moteur, et il peut y avoir des raisons pour cela. D’abord, dit Mme Fecteau, «les régions frontales sont parmi les dernières parties du cerveau qui se développent, en moyenne vers l’âge de 21 ans. Alors les habiletés qui viennent avec s’apprennent sur le tard, comparé aux habiletés motrices que l’on peut pratiquer dès l’enfance».

Autre différence majeure : quand on fait une passe ou qu’on attrape une balle, on ne fait pas le calcul différentiel à proprement parler. C’est plutôt qu’à force de pratique, le cerveau finit par trouver la bonne solution par essais et erreurs, et il peut ensuite reproduire la solution (en l’ajustant) pendant les matches. «C’est un peu comme quand on doit ouvrir un cadenas dont on n’a pas fait la combine depuis longtemps, ou quand il faut se rappeler d’un vieux numéro de téléphone, illustre Mme Fecteau. On serait incapable de dire les chiffres à voix haute, mais finalement les doigts vont se faire aller et c’est comme ça qu’on va s’en rappeler. C’est un peu la même chose qui se passe quand on fait des passes ou des arrêts : même si ce sont des tâches difficiles, il y en a une partie qui va s’automatiser avec le temps, alors que quand il s’agit de calcul mental, il faut le faire pour vrai parce que ce n’est pas une chose qui va s’automatiser pour M. et Mme Tout-le-Monde.»

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