Pourquoi les animaux reconnaissent les nombres mais seuls les humains peuvent faire des maths -Ecologie, science


Compter est tout à fait sans effort pour les adultes, qui ne se souviendront même pas quand ou comment ils ont acquis cette compétence utile, apparemment automatique. Pourtant, quand on y pense, le comptage est une invention remarquable. Il a aidé les premiers humains à faire du commerce, à répartir la nourriture et à organiser les civilisations naissantes, jetant les bases de la vie telle que nous la connaissons aujourd’hui.

Mais la sensibilité aux nombres n’est pas uniquement humaine. Tout petit guppys et abeilles aussi bien que hyènes et chiens ont été trouvés pour percevoir et agir sur des stimuli numériques. Donc, répondre aux chiffres est un trait évolué nous semblons partager avec certains animaux, ainsi qu’une compétence que nous avons apprise dans certaines de nos premières leçons.

En tant que chercheur en cognition numérique, je m’intéresse à la façon dont le cerveau traite les nombres. Les humains et les animaux partagent en fait des capacités numériques remarquables, ce qui les aide à prendre des décisions judicieuses sur l’endroit où se nourrir et où s’abriter. Mais dès que le langage entre en jeu, les humains commencent à surpasser les animaux, révélant comment les mots et les chiffres sous-tendent notre monde mathématique avancé.

Deux systèmes de nombres

Quand on pense à compter, on pense à « un, deux, trois ». Mais cela repose bien sûr sur le langage numérique, que les jeunes humains et animaux ne possèdent pas. Au lieu de cela, ils utilisent deux systèmes de numérotation distincts.

Dès son plus jeune âge dix mois, les nourrissons humains se familiarisent déjà avec les chiffres. Mais il y a une limite à leurs compétences numériques : ils ne peuvent détecter que les changements de nombre entre un et trois, comme lorsqu’une pomme est retirée d’un groupe de trois pommes. Cette compétence est partagée par de nombreux animaux avec des cerveaux nettement plus petits, comme les poissons et les abeilles.



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Ce système numérique précoce, aidant les nourrissons et les animaux à percevoir le nombre d’un petit ensemble d’objets sans avoir à compter réellement, s’appuie probablement sur un interne mémoire de travail attentionnelle système qui est submergé par des nombres supérieurs à trois environ.

En grandissant, nous devenons capables d’estimer des nombres beaucoup plus élevés, encore une fois sans avoir besoin de nous référer à la langue. Imaginez que vous êtes un chasseur-cueilleur affamé. Vous voyez deux buissons, l’un avec 400 groseilles et l’autre avec 500. Il est préférable d’approcher le buisson avec le plus de fruits, mais c’est une grosse perte de temps de compter les baies sur chaque buisson individuellement.

Donc on estime. Et nous le faisons avec un autre système numérique interne spécialisé dans l’approximation imprécise de grands nombres – le soi-disant « système de nombre approximatif”. Étant donné qu’il existe un avantage évolutif clair pour ceux qui peuvent choisir rapidement la source de nourriture la plus abondante, il n’est pas surprenant que poisson, des oiseaux, les abeilles, dauphins, éléphants et primates ont tous été trouvés pour posséder un système de nombre approximatif.

Un corbeau sur une branche
Les corbeaux sont capables de faire des estimations numériques, des études ont montré.
Sandra Standbridge/Shutterstock

Chez l’homme, la précision de ce système s’améliore avec le développement. Nouveau-nés peut estimer les différences approximatives de nombres dans un rapport de 1:3, ainsi sera capable de dire qu’un buisson avec 300 baies a plus de baies qu’un avec 100. Venez l’âge adulte, ce système est affiné à un ratio de 9:10.

Même si ces deux systèmes apparaissent dans une gamme d’animaux, y compris les jeunes humains, cela ne signifie pas nécessairement que les systèmes cérébraux derrière eux sont les mêmes chez tous les animaux. Mais vu que tant d’espèces animales peuvent extraire des informations numériques, il semble qu’une sensibilité aux nombres évolué chez de nombreuses espèces il y a très longtemps.

Symboles numériques

Ce qui nous distingue des animaux non humains, c’est notre capacité à représenter des nombres avec des symboles. Il n’est pas tout à fait clair quand les humains ont commencé à le faire, bien qu’il ait été suggéré que marques faites sur des os d’animaux par nos parents néandertaliens il y a 60 000 ans sont quelques-uns des premiers exemples archéologiques de comptage symbolique.

L’extériorisation du processus de comptage peut avoir commencé avec nos parties du corps. Les doigts sont outils de comptage naturels, mais sont limités à dix. Le système de comptage traditionnel des Yupno en Papouasie-Nouvelle-Guinée étendu à 33 en comptant sur des parties du corps supplémentaires, en commençant par les orteils, puis les oreilles, les yeux, le nez, les narines, les mamelons, le nombril, les testicules et le pénis.

Mais à mesure que notre appétit pour les chiffres grandissait, nous avons commencé à utiliser des systèmes symboliques plus avancés pour les représenter. Aujourd’hui, la plupart des humains utilisent le système de numération hindou-arabe compter. Une invention étonnante, il utilise seulement dix symboles (0-9) dans un système positionnel pour représenter un ensemble infini de nombres.

Chiffres arabes anciens
Ces chiffres de Bakhshali, vieux de 1 500 ans, préfiguraient notre système numérique actuel.
Auguste Hoernle/wikimedia

Lorsque les enfants acquièrent la signification des chiffres numériques, ils connaissent déjà les mots numériques. En effet, les mots pour les petits nombres sont généralement dans le quelques premières centaines les mots que produisent les enfants, séquences de récitation comme « un-deux-trois-quatre-cinq » avec facilité.

Ce qui est intéressant ici, c’est qu’il faut un certain temps aux jeunes enfants pour comprendre le fait que le dernier mot de la séquence de comptage ne décrit pas seulement l’ordre de l’objet dans la liste de comptage (le cinquième objet), mais aussi le nombre de tous les objets compté jusqu’à présent (cinq objets). Bien que cela soit évident pour l’adulte numératie, le soi-disant « principe de cardinalité” est une étape conceptuellement difficile et importante pour les enfants, et son apprentissage prend des mois.

L’apprentissage des nombres est également façonné par l’environnement linguistique. Les Munduruku, une tribu indigène de l’Amazonie, ont très peu de mots pour les nombres exacts et utilisent plutôt des mots approximatifs pour désigner d’autres quantités, telles que « certains » et « beaucoup ». En dehors de leur vocabulaire de mots numériques exacts, les Munduruku performances de calcul est toujours approximatif. Cela montre comment différents environnements linguistiques affectent la précision des personnes lorsqu’il s’agit de nommer de grands nombres exacts.

Compter pour calculer

Beaucoup d’enfants et d’adultes ont des difficultés avec les mathématiques. Mais l’un de ces systèmes de nombres est-il lié à la capacité mathématique ? Dans une étude, les enfants d’âge préscolaire avec un système de nombres approximatif plus précis étaient plus susceptibles de réussir en arithmétique l’année suivante par rapport à leurs pairs avec un système de nombres approximatif moins précis. Mais en général, ces effets ont été petit et controversé.

La capacité à mouvement des mots numériques parlés (vingt-cinq) aux symboles numériques écrits (25) est un prédicteur plus fiable de compétences en arithmétique chez les enfants de l’école primaire. Encore une fois, cela montre que le langage joue un rôle central dans la façon dont les humains calculent ainsi que dans la façon dont les humains comptent.

Ainsi, alors que les animaux et les humains extraient régulièrement des informations numériques de leur environnement, c’est le langage qui nous distingue en fin de compte – nous aidant non seulement à choisir le buisson le plus chargé de baies, mais à effectuer le type de calculs sur lesquels repose la civilisation.

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