Cognition
Raisonnement

Le raisonnement désigne un ensemble de processus cognitifs permettant d'utiliser des informations, des connaissances ou des représentations pour établir des relations entre elles et produire de nouvelles conclusions.

Il intervient notamment dans :

• la compréhension d'une situation,
• la formation d'inférences,
• la résolution de problèmes,
• la prise de décision.

Principales formes de raisonnement

Différentes formes de raisonnement peuvent être distinguées selon la nature des informations utilisées et des conclusions produites.

1. Le raisonnement déductif permet de tirer une conclusion à partir de prémisses selon des relations logiques déterminées.

2. Le raisonnement inductif consiste à élaborer des généralisations ou des conclusions probables à partir d'observations ou de cas particuliers.

3. Le raisonnement abductif consiste à rechercher une explication plausible permettant de rendre compte d'une observation ou d'un ensemble d'informations.

Fonctions du raisonnement

Raisonnement et résolution de problèmes

Le raisonnement participe à la résolution de problèmes en permettant d'identifier les relations entre les informations disponibles, d'élaborer des hypothèses et d'évaluer différentes solutions possibles.

Raisonnement et prise de décision

Le raisonnement contribue à la prise de décision, au cours de laquelle différentes informations, possibilités d'action et conséquences peuvent être évaluées afin de sélectionner un comportement.

Contrôle cognitif du raisonnement

Le raisonnement mobilise plusieurs processus cognitifs qui dépendent :

• de sélectionner les informations pertinentes parmi les informations disponibles,
• de maintenir et de manipuler ces informations,
• d'établir des relations entre elles et d'évaluer les conclusions qui en découlent.

1. L'attention participe à la sélection des informations pertinentes, tandis que la mémoire de travail permet de les maintenir et de les manipuler temporairement au cours du raisonnement.

2. Les fonctions exécutives interviennent lorsque le raisonnement nécessite de contrôler ou de modifier la manière dont ces informations sont utilisées.

• L'inhibition permet par exemple d'écarter une réponse ou une information devenue inadéquate.
• La flexibilité cognitive permet de changer de règle, de stratégie ou de point de vue lorsque les conditions du problème évoluent.

Bases neurales du raisonnement

Le raisonnement ne repose pas sur une aire cérébrale unique, mais sur l'activité coordonnée de plusieurs régions dont la contribution varie selon le type de raisonnement, les informations utilisées et les exigences de la tâche (The Neurocognitive Correlates of Human Reasoning: A Meta-analysis of Conditional and Syllogistic Inferences 2020).

1. Le cortex préfrontal intervient dans :

• le maintien des objectifs et des règles,
• la manipulation des informations,
• leur sélection,
• le contrôle des stratégies de raisonnement.

a. Le cortex préfrontal dorsolatéral (dlPFC), en particulier des régions du gyrus frontal moyen et du sillon frontal inférieur, est recruté dans de nombreuses tâches sollicitant fortement la mémoire de travail et le contrôle cognitif.

b. Le cortex préfrontal rostrolatéral (rlPFC), situé dans la région frontopolaire latérale, participe en particulier à l'intégration de relations et au raisonnement relationnel ou analogique. (General and specialized brain correlates for analogical reasoning: A meta‐analysis of functional imaging studies 2016).

c. Selon la nature du raisonnement, d'autres régions préfrontales sont recrutées.

• Les tâches de raisonnement conditionnel et abstrait font notamment intervenir des régions préfrontales gauches moyennes, inférieures et rostrolatérales.
• Certaines tâches syllogistiques recrutent le gyrus frontal inférieur (IFG), dont l'aire de Broca.

2. Le cortex pariétal postérieur, en interaction avec les régions préfrontales, participe à l'intégration et à la manipulation des informations.

• Le lobule pariétal inférieur, en particulier à gauche, et les régions entourant le sillon intrapariétal (IPS) sont régulièrement recrutés au cours du raisonnement relationnel, déductif et inductif.
• Leur contribution varie avec la nature spatiale, numérique, symbolique ou abstraite des informations manipulées.

3. Le cortex cingulaire antérieur dorsal (dACC), la pré-SMA, l'insula antérieure dorsale (dAI) et l'opercule frontal participent plus largement au contrôle cognitif nécessaire aux tâches complexes :

• maintien des exigences de la tâche,
• détection des conflits,
• contrôle de la performance,
• ajustement des réponses.

Ces régions participent, avec des régions préfrontales et pariétales, au système multiple-demand (MD), largement recruté lorsque les exigences cognitives augmentent (système multiple-demand)

4. D'autres régions cérébrales peuvent être recrutées selon la nature du raisonnement et des informations manipulées.

• Les lobes temporaux antérieurs (ATL), qui participent à la représentation des connaissances conceptuelles et sémantiques, peuvent intervenir lorsque le raisonnement nécessite l'accès aux connaissances acquises.
• Le gyrus temporal moyen postérieur (pMTG) participe notamment au contrôle de la récupération des informations sémantiques en fonction du contexte et des exigences de la tâche..
• Les systèmes de mémoire épisodique, comprenant notamment l'hippocampe et les régions temporales médiales, peuvent également contribuer au raisonnement lorsque celui-ci nécessite la récupération d'informations issues d'expériences antérieures.
• Des structures sous-corticales, en particulier le noyau caudé et plus largement les noyaux gris centraux, sont également recrutées dans certaines formes de raisonnement.gris centraux.

Leur recrutement a notamment été retrouvé dans les méta-analyses du raisonnement déductif et inductif.

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