jeudi 9 avril 2009

Asperger mode d'emploi

Dans son dernier bouquin[1], Daniel Tammet, le plus médiatique des auteurs-autistes décortique son fonctionnement interne qui lui permet de mémoriser des livres entiers et de faire de tête des multiplications de nombres à 4 chiffres. Et dézingue au passage les mythes sur les autistes.

Première surprise, les plus célèbres anecdotes au sujet des autistes seraient très exagérées, voire total bullshit. Et en particulier celles du très célèbre "L'homme qui prenait sa femme pour un chapeau"[2], d'Oliver Sacks, reprises au théâtre comme au cinéma. Vous vous souvenez de la célèbre scène de Rainman où le héros autiste voit le paquet d'allumettes tomber et dit instantanément combien d'allumettes il y en a par terre? Très improbable selon D Tammet: cette capacité à distinguer instantanément de grandes quantités n'a été rapportée dans aucune autre étude. Et on imagine à quel point il est matériellement difficile de compter toutes les allumettes parmi les les tas où certaines en cachent d'autres. Tammet suppose que les deux jumeaux autistes qui réalisent cette performance devant O Sacks pouvaient connaître par avance le nombre d'allumettes dans la boite. Peut-être car leur nombre -111- est très "parlant" pour un autiste, 111, trois petits batons qui rappellent graphiquement des allumettes. Bref, une bonne blague au bon Dr Sacks.

Autre exemple: Sacks raconte comme les mêmes jumeaux égrènent des nombres premiers de plus en plus grands pendant qu'il les écoute fasciné, vérifiant dans son livre sur les nombres premiers qu'ils ne se trompent pas. Jusqu'à ce qu'ils arrivent à des nombres à 12 chiffres alors que son bouquin "ne dépassait pas les nombres premiers à dix chiffres". Ce récit a déclenché récemment une vraie polémique entre spécialistes de l'autisme: il y a 400 millions de nombres premiers à 10 chiffres. Impossible à mettre dans un livre, même écrit en Times 4. De plus toutes les expériences actuelles montrent que la capacité des autistes savants (dont Tammet) se limite si l'on peut dire, à calculer des nombres premiers entre trois et cinq chiffres...

Cela dit, les performances de Tammet sont impressionnantes quand même: il connaît une douzaine de langues (il a même inventé la sienne), et peut de tête calculer combien font 37 x 469. Le point de départ de son génie se trouve d'après lui dans sa "synesthésie" qui lui fait associer à chaque nombre à une forme, ayant une couleur, une taille, un mouvement, une texture. On mémorise plus facilement les images et les objets concrets que les concepts abstraits. Voir des mots écrits en couleur et associer des nombres à des objets en trois dimensions faciliterait donc leur mémorisation. Comment tester cette première hypothèse? Vous connaissez sans doute le test qui consiste à demander la couleur de mots, dont le sens est contradictoire avec cette couleur.
Par exemple essayez de dire la couleur des mots suivants:
jaune
vert
bleu
rouge

Pas facile n'est-ce pas? L'esprit s'embrouille car il y a compétition dans notre tête entre reconnaissance des couleurs et reconnaissance des mots. On a répliqué cette expérience auprès de personnes douées de synesthésie, en remplaçant les lettres par des nombres. Comme les couleurs des nombres ne correspondent pas à l'image interne qu'en a la personne, elle éprouve plus de difficulté à mémoriser ces nombres. Daniel Tammet a lui même fait l'objet d'expérimentation allant dans le même sens, avec cette fois des chiffres dont les tailles ne correspondaient pas à l'image interne qu'il en a. "Expérience "extrêmement désagréable et étourdissante- comme si on demandait à quelqu'un de lire et de réciter une langue qu'il ne connaît pas" nous dit Tammet.

Tammet émet l'hypothèse que par ailleurs (est-ce une conséquence de sa synesthésie?) les zones de son cerveau dédiées aux nombres seraient bizarrement reliées à celles des mots et du langage. Plus précisément à celles de "l'organisation syntaxique" qui permet par exemple la formation des phrases. Ces connexions habituellement inexistantes lui permettraient ainsi de jongler avec les nombres exactement comme on le fait avec les mots et les phrases, en y associant une sémantique, des connotations etc.

Pensez par exemple au mot "girafe". Instantanément dans votre cerveau, une image apparaît. Puis vous l'associez à d'autres mots, qui ont un point commun avec la girafe:"cou", "immense", "taches". En revanche pour la plupart des gens, quand on parle d'un chiffre ou d'un nombre, ce processus de s'enclenche pas: aucune image mentale ne surgit de tel ou tel nombre (...) De la même façon qu'il est bien improbable de parler d'une girafe sans évoquer son cou, il est pour moi impossible de parler du nombre 23 sans faire référence à 529 ou 989" [539 = 23 au carré et 989 est le dernier nombre divisible par 23 avant 1000]. Je réussis à retrouver spontanément les connexions sémantiques qui relient les nombres parce que, tout comme avec les mots, je peux visualiser leur forme. Chaque nombre produit chez moi une image (...) Etre capable de visualiser des nombres m'aide à voir et à comprendre les interactions qui existent entre eux. Mais d'où me viennent toutes ces formes que j'associe aux nombres? Je n'en ai aucune idée! Je ne sais pas pourquoi le 6 m'apparaît tout petit et le 9 très grand, ou pourquoi les 3 sont ronds et les 4 pointus. Je retrouve malgré tout des tendances, qui prouvent que ces images mentales des nombres ont un sens et ne sont pas totalement hasardeuses: le 1 est brillant, le 11 est rond et brillant, 111 est rond, brillant et grumeleux, enfin 1111 est rond, brillant et tourne comme une toupie. Mon cerveau s'est servi de perceptions synesthésiques pour créer l'image des les nombres les plus petits, puis s'est servi de capacités combinatoires pour générer des milliers d'autres formes. C'est ainsi que les langues se servent d'un petit nombre de lettres et de sons, et produisent des milliers de mots.

Grâce à cette particularité cérébrale, Tammet manipule les chiffres comme nous manipulons les mots: il les factorise, les multiplie, les divise comme nous composons des phrases ou des mots compliqués. Les règles mathématiques sont pour lui aussi instinctives et implicites que le sont pour nous les règles du langage: il reconnaît les nombres premiers intuitivement tout comme on "sent" si un mot inconnu est français ou pas. Et de la même manière que l'on peut croire que le mot "zeugme" n'est pas français (c'est pourtant un effet humoristique), il arrive aux autistes de se tromper sur les grands nombres.

Cette adresse à manipuler les nombres et à les mémoriser est bien sûr renforcée par la fascination que leur porte Tammet: l'univers des nombres constitue un refuge pour les autistes souffrant d'isolement social et de solitude. Cet univers de logique, d'ordre et de beauté devient alors un merveilleux terrain de jeu dans lequel ils aiment se promener et où ils assimilent sans trop en prendre conscience les règles qu'ils y découvrent, les propriétés de certains nombres etc. En mars 2004, Tammet a récité de mémoire les 22 514 premières décimales de pi. Comme il l'explique "ce record européen est d'abord le résultat de plusieurs semaines de travail et de discipline (...) Grâce à la vision de ces formes j'ai pu mémoriser les décimales du nombre pi, les déroulant dans ma tête comme un panorama numérique. J'étais fasciné et émerveillé par une telle beauté".

Contrairement à une idée reçue, la mémoire des autistes n'est pas photographique. Pour les décimales du nombre pi, "bien qu'elles se suivent de façon aléatoire, leur représentation dans mon esprit était cohérente. Les nombres se structuraient de façon rythmique en formes lumineuses colorées et personnalisées. Je composais une sorte de mélodie visuelle qui serpentait dans le labyrinthe de mon esprit et me donnait à entendre la musique des chiffres". De manière générale, la mémoire phénoménale des autistes s'expliquerait par leur capacité à associer facilement toutes les nouvelles informations à leurs connaissances préexistantes.

Le revers de la médaille, c'est que les savants autistes ne se souviennent que des informations qui les intéressent. Donc typiquement des données factuelles et non pas liées à des émotions par exemple. Ils retiendront plus facilement une liste de dates historiques qu'un poème. Pour Tammet, c'est la mémorisation des visages qui lui pose problème. Finalement, entre un autiste et un autre individu ce ne serait pas tant la méthode de mémorisation qui diffère, que le type d'informations enregistrées (plus l'entrainement, bien entendu).

Cette faculté à connecter des informations qui ne le sont pas d'habitude pourrait avoir une autre conséquence: le génie créatif de certains autistes! Car qu'est ce que la créativité, sinon la fusion de deux éléments éparses pour créer une nouvelle idée? La synesthésie de Kandinsky (qui associait des couleurs à la musique) ou de Feynman (qui voyait les équations en couleurs!) aurait-elle contribué à leur génie créatif?

En refermant le livre, je suis finalement moins impressionné par ses performances intellectuelles que par sa capacité à avoir surmonté l'enfermement de sa maladie et à avoir su en parler avec justesse et émotion...

Références
[1] Embrasser le ciel immense, Daniel Tammet (Editions des Arènes, 2009)
[2] L'homme qui prenait sa femme pour un chapeau, Oliver Sacks (1985)

Articles connexes:
Quel jour c'était déjà? (vous remarquerez dans la vidéo que pour faire les calculs très difficiles, Arthur Benjamin utilise des assemblages de mots bizarres)
Les neurones des nombres

vendredi 3 avril 2009

A-côtés de la claque

Avez-vous remarqué comment, à la fin d'un concert ou d'une représentation théâtrale particulièrement réussie, la salve d'applaudissements initiale finit par ralentir pour se mettre à l'unisson et rappeler le retour des artistes sur scène, avant de reprendre progressivement un rythme plus soutenu et se diluer de nouveau dans une cascade bruyante et désordonnée. Les applaudissements semblent suivre un cycle de phases lentes et synchronisées suivies de phases bruyantes et chaotique.

La synchronisation instinctive
Des chercheurs se sont amusés en 2000 à décortiquer ce phénomène en laboratoire et ont découvert des trucs amusants: notre tendance à applaudir "à l'unisson" serait un exemple de plus de notre propension à synchroniser inconsciemment nos rythmes avec ceux de nos prochains [2]: nos pas se règlent tout seuls sur celui de nos compagnons de marche; les femmes vivant en collectivité finissent par avoir le même rythme menstruel et dans une chorale la synchronisation des chœurs est si naturelle qu'il faut beaucoup de concentration pour chanter "en canon". On ne sait pas très bien expliquer ce réflexe; probablement renforce-t-il les liens entre les membres d'une collectivité en créant une émotion particulière, un sentiment d'appartenance communautaire.

Toujours est-il que cette propension nous vient sans doute d'assez loin dans l'évolution [3] puisqu'on l'observe chez tout un tas d'espèces animales dont les membres synchronisent leurs rythmes sexuels, alimentaires ou autres. Jusqu'aux lucioles qui accordent mystérieusement leurs clignotements lumineux entre elles, et qu'on arrive même à faire synchroniser avec un petit clignotant artificiel.

Des horloges bien sympathiques
On peut même remonter les sources de cette tendance à la physique elle-même: Huygens avait découvert en 1665 déjà, que deux pendules oscillant très proches tendent naturellement à accorder spontanément leur fréquence d'oscillation. Sa découverte -la sympathie des horloges- est un peu tombée dans l'oubli jusqu'à ce qu'on y revienne au 20e siècle. Kuramoto a récemment montré comment des oscillateurs très simples et interagissant de proche en proche, finissent toujours par se caler sur une même fréquence, à condition que leurs fréquences initiales ne soient pas trop dispersées autour de la moyenne. Voilà le truc pour nos applaudissements! Pour pouvoir se synchroniser il faut que les applaudissements aient au départ des fréquences pas trop éloignées les unes des autres.

Nos chercheurs [1] ont donc demandé à des étudiants isolés d'applaudir d'abord à un rythme régulier, puis à faire le maximum de bruit en applaudissant. Pour marquer un rythme régulier, tous les étudiants ont adopté une fréquence d'applaudissement assez lente (la courbe en pointillés rouges), dont le spectre était relativement étroit autour d'une valeur moyenne. Par contre, pour applaudir fort, il faut frapper souvent dans ses mains: les étudiants adoptaient donc des fréquences deux fois plus élevées et dans un spectre de fréquence beaucoup plus large (la courbe en noir). Conclusion: il est très facile de se synchroniser quand on applaudit lentement, mais c'est impossible quand on applaudit fort.

Le dilemme de la claque
Ce phénomène pourrait être à l'origine du cycle alternant nos deux types d'applaudissements. Nous serions tiraillés entre deux pulsions contradictoires: notre enthousiasme nous pousse à faire le maximum de bruit et à applaudir frénétiquement, créant un brouhaha incohérent. Notre instinct nous pousse par ailleurs à adopter une fréquence synchrone. Pour y parvenir il suffit d'applaudir une fois sur deux et de laisser parler son instinct, et nos petits pendules internes se synchronisent tous seuls car les fréquences obtenues sont suffisamment proches. Jusqu'à ce que poussés par l'enthousiasme, nos applaudissements n'accélèrent tout seuls etc. Les applaudissements oscillent ainsi entre ces deux modes, ce que les chercheurs ont corroboré en mesurant la fréquence sonore dans une salle de théâtre. Sur leur graphe, on visualise bien le rythme rapide et anarchique des 12 premières secondes d'applaudissements, qui se convertissent en applaudissements plus lents et bien rythmés jusqu'à la 27 eme seconde environ, avant de retomber dans le chaos désynchronisé d'applaudissements rapides et bruyants.

Il n'y avait guère que dans les pays de l'ancien bloc soviétique où les applaudissements pouvaient se maintenir synchronisés pendant de longues minutes après un long discours politique. Pas facile de simuler l'enthousiasme!

Au bout d'un moment, les applaudissements s'arrêtent brutalement. Je suppose que nous sommes sensibles aux moindres variations du volume sonore et qu'il suffit que quelques personnes s'arrêtent d'applaudir pour que tout le monde s'en rende compte et cesse également d'applaudir.

Comportements individuels très simples, imitations et feedbacks, cohérence collective avec cycles et effets de seuils: les applaudissements intègrent
toute la panoplie des ingrédients classiques des phénomènes d'auto-organisation!


Sources:
[1] The sound of many hands clapping , Neda et al. (Nature, Fev 2000)
[2] Synchronization, Sumpter, D.J.T (à paraître), Collective Animal Behaviour, Princeton University Press
[3] Les horloges sympathiques: l'organisation sociale au rythme de la synthonisation, Maxime Sainte-Marie (Les cahiers de Lancie, Mars 2008)

Billets connexes:
Billet classé (puissance) X sur l'origine spontanée des spirales de Fibonacci dans la nature
Les neurones de la musique, et l'origine de notre oreille musicale
Le temps source de désordre? pour d'autres exemples d'auto-organisation étranges