Université Columbia à New York

Qu’est-ce que l’inférence transitive et comment fonctionnait-elle dans le cerveau?

Greg Jensen : L’inférence transitive fait l’objet d’études en psychologie depuis plus d’un siècle. C’était l’une des mesures de base utilisées par le psychologue suisse Jean Piaget, qui a étudié le lien entre le développement de l’enfance et l’émergence de l’intelligence.

VF: L’inférence transitive est la forme de raisonnement que nous utilisons pour comparer deux objets que nous n’avons jamais comparés directement l’un à l’autre auparavant. Prenez la folie de mars de la NCAA, par exemple. Chaque année, les gens du pays construisent des parenthèses en décidant quelle équipe de basket-ball universitaire avancera à chaque tour, même s’ils n’ont jamais vu les deux équipes s’affronter. Pour prendre ces décisions, le cerveau passe au crible ses banques de mémoire. Il fait une « supposition » éclairée sur l’équipe qui sortira en tête: si l’Équipe A bat généralement l’Équipe B et que l’Équipe B bat généralement l’Équipe C, il est logique de supposer que l’Équipe A battra l’équipe C. Il s’agit d’une inférence transitive.

HT: Piaget considérait l’inférence transitive comme une mesure de l’intelligence, et jusqu’aux années 1970, il était considéré comme une évidence que ce type de pensée de haut niveau n’apparaît que tardivement dans le développement, une fois que vous commencez à penser en termes d’abstractions concrètes. La pensée était que seul un adulte humain avec un cerveau complètement développé était capable de ce type de raisonnement.

Cette pensée a-t-elle évolué plus récemment?

HT: À la fin des années 1990 et au début des années 2000, des preuves claires et incontestées d’inférence transitive ont été trouvées à l’œuvre pour plusieurs espèces. Par exemple, les animaux non mammifères comme les pigeons et les poulets ont utilisé un raisonnement de type inférence transitive lors de l’exécution de tâches. Ces résultats ont amorcé un changement sur le terrain. Nous avons tous commencé à comprendre que l’inférence transitive n’était pas uniquement humaine et était plus traduisible d’une espèce à l’autre qu’on ne le pensait auparavant.

GJ: Un indice pour comprendre l’inférence transitive était qu’elle semblait particulièrement importante pour les animaux qui vivaient dans des groupes sociaux importants et complexes, par rapport à ceux qui vivent en petits groupes ou qui sont des butineurs solitaires.

Quel est le lien entre les groupes sociaux complexes et l’inférence transitive?

GJ: Les groupes sociaux complexes – par exemple ceux observés chez les pingouins, les singes ou les baleines à l’état sauvage — sont structurés en hiérarchies sociales. Il serait presque impossible pour un animal de mémoriser la hiérarchie sociale de tout le groupe, jour après jour, pour apprendre sa propre place dans cette hiérarchie.

HT : Pour contourner ce besoin de mémorisation, l’animal en déduit son classement social en observant les interactions de ses voisins puis en extrapolant. Son cerveau fait tout cela sans utiliser le langage.

VF: La découverte la plus excitante de nos recherches les plus récentes indique que le cerveau résout ces problèmes spatialement, ce que vous pouvez faire sans le langage.

Que signifie résoudre le problème spatialement?

GJ: Pour effectuer des tâches complexes de raisonnement déductif, nous avons constaté que la carte cognitive du cerveau, la partie du cerveau autrefois considérée comme impliquée dans les relations spatiales, est utilisée.

HT: La carte cognitive a été conçue à l’origine par les psychologues comme une carte interne de son environnement — gravée dans le cerveau — pour aider à trouver son chemin. Mais les gens émettent maintenant l’hypothèse que les cartes cognitives ont des utilisations au-delà de la navigation; comme la représentation de relations abstraites.

VF: Nos recherches les plus récentes ont démontré que les cartes cognitives peuvent déduire les relations sociales tout comme elles en déduisent les relations spatiales. Cela rend l’apprentissage plus efficace. Tout comme vous n’avez pas besoin de mémoriser tous les itinéraires possibles sur une carte pour trouver votre chemin vers une nouvelle destination, un animal n’a pas besoin de mémoriser la position de tout le monde dans son groupe social. Il peut appliquer une petite quantité de logique pour l’aider à naviguer dans cette décision.

Quels sont les grands points à retenir de cette découverte ?

VF: Ce travail met en évidence la nature essentielle de l’inférence transitive. Parce qu’il est conservé sur des centaines de millions d’années d’évolution, il s’agit probablement d’un processus fondamental.

HT: Nos résultats contrastent avec l’idée que l’inférence transitive nécessite un cerveau avancé; même en l’absence de langage ou d’un grand cerveau, des inférences complexes peuvent être faites.

GJ: Bien que l’architecture neuronale sous-jacente diffère d’une espèce à l’autre, il existe des modèles communs qui sous-tendent la façon dont l’évolution a résolu la prise de décisions.

Comment espérez-vous utiliser ces connaissances à l’avenir ?

HT: Nous commençons maintenant à étudier cette forme de raisonnement dans des troubles tels que l’autisme. Il existe des preuves préliminaires que les enfants diagnostiqués avec l’autisme peuvent être déficients dans ce type d’apprentissage.

VF: Notre prédiction est que les enfants autistes auraient plus de mal à faire des prédictions basées sur ce qu’ils ont appris. Alors que nous approfondissons nos études, c’est incroyable ce que nous découvrons sur les capacités du cerveau.

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Herbert Terrace, PhD, est professeur de psychologie à Columbia.

Vincent Ferrera, PhD, est chercheur principal à l’Institut Zuckerman de Columbia et professeur de neurosciences au Vagelos College of Physicians and Surgeons de Columbia.

Greg Jensen, PhD, a terminé sa formation postdoctorale en tant que membre des laboratoires Terrace et Ferrera. Il est maintenant professeur adjoint invité de psychologie au Reed College.

Les papiers référencés dans cette Q &A sont :

Jensen G, Alkan Y, Ferrera VP, Terrace HS. 2019. Progrès de la science 5(7).

Jensen G, Terrasse HS, Ferrera VP. 2019. Frontiers in Neuroscience 13 (878).

Cette recherche a été soutenue par le National Institute of Mental Health (NIH-MH081153 et NIH-MH111703) et le Kavli Institute for Brain Sciences de Columbia.

Les auteurs ne signalent aucun conflit d’intérêts financier ou autre.