Codage de population pour la quantité visuelle et auditive dans les cartes numérotopiques humaines

Comment notre cerveau perçoit « combien » sans compter

Les humains et de nombreux animaux peuvent instantanément distinguer s’il y a une, trois ou cinq choses devant eux, ou combien de bips ils viennent d’entendre, sans compter soigneusement. Ce sens rapide du « combien » est crucial pour des décisions quotidiennes, qu’il s’agisse d’estimer le nombre de personnes dans une pièce ou celui de voitures approchant d’un passage piéton. L’étude présentée ici pose une question apparemment simple : le cerveau utilise‑t‑il le même code de base pour juger la quantité à partir de la vue et de l’ouïe, et si oui, comment ce code est‑il disposé à la surface du cerveau ?

Voir et entendre les nombres

Pour explorer cette question, les chercheurs ont scanné le cerveau de douze adultes à l’aide d’un puissant IRM de 7 tesla. Dans l’appareil, les participants regardaient soit des présentations brèves de points noirs, soit écoutaient de courtes séquences de bips. Dans les deux cas, le nombre d’éléments variait de un à cinq. Les points occupaient tous la même surface totale à l’écran et les bips variaient aléatoirement en hauteur, de sorte qu’une simple différence de luminosité visuelle ou de fréquence sonore ne pouvait pas expliquer les différences cérébrales observées. Les sujets devaient simplement appuyer sur un bouton quand les points changeaient de couleur ou quand un bip d’une hauteur inhabituelle apparaissait, ce qui garantissait leur attention sans qu’ils ne comptent explicitement.

Des cartes cachées de la quantité

L’équipe a modélisé l’activité cérébrale avec un outil mathématique décrivant l’intensité de préférence de chaque petit patch cortical pour des nombres particuliers. Pour chaque patch, ils ont estimé une quantité « favorite » et l’étendue de sa réponse aux quantités voisines. Ils ont constaté que les réponses suivaient une courbe en cloche lisse lorsque les nombres étaient disposés sur une échelle logarithmique, ce qui signifie que les différences entre petits nombres (par exemple un contre deux) sont traitées comme plus grandes que le même écart à des nombres supérieurs (par exemple quatre contre cinq). Dans les tâches visuelle et auditive, les patches corticaux voisins préféraient des quantités voisines, formant des cartes « numérotopiques » ordonnées — à l’image des cartes pour la vision et le toucher — où la perception du nombre est distribuée sur la surface cérébrale.

Des zones différentes pour la vue et l’ouïe

Bien que le code de la quantité fût similaire entre les sens, les zones cérébrales impliquées différaient. Les quantités visuelles étaient représentées dans plusieurs régions à l’arrière et au sommet du cerveau, incluant les aires occipitales, pariétales et frontales. Les quantités auditives, en revanche, apparaissaient dans des cartes moins nombreuses et beaucoup plus petites, principalement dans des parties du lobe temporal impliquées dans l’audition et dans des régions prémotrices vers l’avant du cerveau. Aucune région unique n’a montré une réponse forte aux quantités visuelles et auditives dans la gamme testée, ce qui suggère que le cerveau conserve les flux sensoriels séparés tout en utilisant une stratégie de codage commune. Les chercheurs ont aussi observé qu’une plus grande surface corticale était consacrée aux petites quantités qu’aux grandes, et que les patches préférant les nombres élevés répondaient de façon plus large, s’étalant sur une gamme plus étendue de quantités voisines.

Pourquoi certaines quantités sont‑elles plus nettes que d’autres

Les différences entre les cartes visuelles et auditives peuvent refléter la facilité avec laquelle nous appréhendons le nombre dans chaque modalité. De petites quantités de points peuvent être reconnues presque instantanément, un processus appelé « subitizing », alors qu’il est bien plus difficile d’en faire autant pour de courtes séquences sonores. Les cartes visuelles étaient plus étendues, montraient des variations de signal plus marquées et présentaient un réglage plus étroit, cohérent avec une représentation plus précise. Les cartes auditives étaient plus petites, avec des réponses plus faibles et plus larges, peut‑être parce que les sons se déploient dans le temps, peuvent être masqués par le bruit ambiant de l’appareil et doivent être brièvement maintenus en mémoire. Dans les deux sens, l’hémisphère gauche consacrait tendancelement plus d’espace à la quantité et présentait un réglage quelque peu plus net que le droit, prolongeant des observations antérieures sur les cartes numériques visuelles à l’audition.

Ce que cela signifie pour notre sens du nombre

Dans l’ensemble, ce travail montre que le cerveau humain utilise un code commun basé sur la population pour représenter le « combien » à la fois en vision et en audition, mais qu’il implémente ce code dans des cartes séparées spécifiques à chaque modalité plutôt que dans un unique centre complètement partagé. Chaque carte est organisée de façon à ce que le tissu cérébral voisin représente des quantités voisines, les petits nombres occupant plus d’espace et étant encodés plus précisément que les grands. Pour un non‑spécialiste, la conclusion est que notre sensation apparemment automatique du nombre repose sur des agencements sensoriels finement structurés dans le cerveau qui suivent des règles communes. Ces résultats ouvrent la voie à des recherches futures sur la manière dont ces cartes se développent chez les enfants, comment elles varient entre les individus et comment le cerveau combine les informations visuelles et auditives sur la quantité dans la vie quotidienne.

Citation: Jeong, G., Soch, J., Trampel, R. et al. Population coding for visual and auditory quantity in human numerotopic maps. Commun Biol 9, 383 (2026). https://doi.org/10.1038/s42003-026-09752-2

Mots-clés: numerosité, perception multisensorielle, cartographie cérébrale, codage de population, cognition numérique