L'arithmétique, ou calcul mental, représente la capacité par le cerveau de faire des opérations mathématiques sur des concepts quantifiables. Un peu moins sollicitée par notre cerveau que les processus de mémoire ou d'attention, il n'en demeure pas moins que nous utilisons couramment cette aptitude. Les comptables ou les caissiers s’en servent pour gagner leur vie; vous vous en servez pour estimer le montant total d'une facture à payer, pour calculer la monnaie à recevoir après un achat payé comptant, ou encore pour prévoir l'heure d'arrivée à votre domicile sachant qu'il est 14h25, qu'il vous reste 266 km à parcourir et que vous roulez à 100 km/h (À quelle heure arriverez-vous?
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Réponse à la fin du texte)
Bien que votre capacité à effectuer des opérations mathématiques occupe une place importante dans votre quotidien, la compréhension de cette capacité cognitive n'est pas complète. Malgré tout, les scientifiques ont réussi à élucider plusieurs secrets entourant les capacités de calcul mental de votre cerveau.
Des expériences récentes utilisant l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle ont permis de découvrir que votre cerveau possède une faculté cérébrale « indépendante »qui gère l'arithmétique et qui n’est pas spécifique à l'un de vos sens. Peu importe qu'un problème de calcul mental vous soit présenté de façon visuelle (l’équation à résoudre vous est présentée de façon écrite) ou auditive (l’équation est présentée de façon orale), vous utilisez des zones similaires de votre cerveau pour le résoudre.
Par ailleurs, de récentes découvertes suggèrent que votre cerveau traite différemment les problèmes mathématiques nécessitant une réponse exacte ou approximative. D'une part, l'arithmétique exacte, ou la capacité de déterminer précisément le résultat de 57 + 75 par exemple, requiert le bon fonctionnement des zones du votre cerveau situées près de celles utilisées pour le langage puisque vous devez apprendre (habituellement à l’école) le langage mathématique nécessaire pour résoudre cette équation.
D'autre part, l’arithmétique approximative, comme par exemple déterminer si 26 + 32 est plus près de 60 ou de 75, n’est pas traitée de la même façon et au même endroit par votre cerveau. Les chercheurs ont découvert que ce type d'arithmétique découle plutôt d’un certain « sens des nombres » qui serait inné. En effet, ces chercheurs ont démontré que des enfants en bas âge et même certains animaux comme le singe et le rat, qui n'ont évidemment jamais appris le langage mathématique, sont capables d’une certaine arithmétique approximative. Ce ‘sens des nombres’ est localisé dans une région du cortex pariétal, dans la partie supérieure du cerveau.
Votre cerveau possède donc un « sens des nombres » capable de traiter grossièrement les quantités et à partir duquel il serait possible de joindre un code précis, résultant alors en une pensée mathématique pouvant atteindre des niveaux d'une très haute complexité.
En plus de posséder un « sens des nombres » et un code mathématique, votre cerveau utilise fréquemment d'autres fonctions cognitives comme la mémoire de travail pour résoudre des problèmes mathématiques.
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Les automatismes
Dès votre jeune âge, on vous a appris les tables d’additions et de multiplications (2 + 2 = 4, 5 x 5 = 25, etc.). Ces opérations sont alors devenues des automatismes, ne nécessitant que très peu de ressources cognitives pour être résolues. Votre cerveau ne les traite plus vraiment maintenant avec son « sens des nombres ». En fait, ces opérations sont si fréquentes que leur résultat est inscrit dans votre mémoire à long terme. Devant de telles équations simples, le résultat vous apparaît de manière automatique sans avoir besoin d'en faire le calcul. Il semble donc que votre cerveau ait trouvé un moyen de vous éviter de faire l'effort de calculer!
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La mémoire de travail
La mémoire de travail est la fonction qui permet de maintenir de l'information active en mémoire le temps d'y effectuer une opération. Ce type de mémoire permet de retenir des informations de diverses natures qui ne sont pas nécessairement spécifiques à aux chiffres et aux nombres. Par contre, la mémoire de travail est souvent associée à l'arithmétique dans plusieurs situations courantes impliquant un calcul mental.
Par exemple, dans le cas d'une équation mathématique impliquant la nécessité d’effectuer une suite d’opérations et/ou utilisant des nombres à plusieurs chiffres, comme 12 + 76 – 21, c'est votre mémoire de travail qui vous permet de retenir le résultat de la première addition puis d'y soustraire le troisième nombre. Cette implication de la mémoire de travail dans la résolution de problèmes d'arithmétique requiert le bon fonctionnement du cortex préfrontal situé à l'avant de votre cerveau.
P.S. : La réponse au problème est que vous devriez arriver à destination à 17h05.
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