Les bébés commencent à catégoriser ce qu’ils voient dès 4 mois

Des chercheurs du Baby Lab de Lyon (ISC-Marc-Jeannerod) ont montré que les tout-petits sont capables de faire la différence entre objets animés et inanimés, témoignant ainsi d’une capacité innée de l’espèce humaine à comprendre son environnement. Céline Spriet, l’une des auteurs de l’étude, commente la portée de ces résultats et nous explique comment on travaille avec des bébés.

Reconnaître et catégoriser les objets est une faculté indispensable pour comprendre le monde qui nous entoure. C’est elle qui nous permet de leur octroyer des propriétés, de faire des hypothèses et de prendre des décisions à leur sujet : cette sphère jaune et rouge est une pomme, il s’agit d’un fruit comestible, sa belle apparence me fait envie, je la saisis et je la croque. Cela n’a l’air de rien dit comme ça, mais cette faculté est la base de tout processus cognitif. Quand apparaît-elle dans le développement de l’enfant ? C’est à cette question qu’ont tenté de répondre Céline Spriet, Etienne Abassi, Liuba Papeo et Jean-Rémy Hochmann, quatre chercheurs du Baby Lab de Lyon, qui fait partie de l’Institut des sciences cognitives Marc-Jeannerod (lire plus bas).

Cette capacité de catégorisation des bébés est d’autant plus étonnante qu’à cet âge le nourrisson ne sait pas ce qu’est un dromadaire ou un marteau.

Pour cela, ils ont utilisé l’eye-tracking, un dispositif de suivi du regard qui permet d’enregistrer la manière dont le bébé réagit à une image, l’explore, manifeste une surprise ou un regain d’attention (via la variation de la taille des pupilles). Ils ont observé ainsi près d’une centaine de bébés de 4, 10 et 19 mois auxquels ils ont présenté des paires d’images de la vie courante, représentant des objets animés ou inanimés, selon diverses combinaisons : deux objets animés, deux objets inanimés, un objet animé et un objet inanimé.

Les objets animés pouvaient être des animaux ou des êtres humains, représentés soit par leur visage, soit dans leur intégralité. Quant aux objets inanimés, ils pouvaient être naturels ou artificiels, de grande ou de petite taille (voir ci-dessous).

Les résultats obtenus suggèrent qu’à 4 mois les nourrissons sont déjà capables de former des catégories et distinguent les objets animés des objets inanimés. Comment l’eye-tracking permet-il de le dire ? C’est très simple : les chercheurs ont noté que le temps de regard était plus long lorsqu’on présentait une paire d’images hétérogènes (un objet animé à côté d’un objet inanimé) que lorsqu’on présentait une paire homogène (deux objets animés ou inanimés). 

Mais pour en arriver là avec des nourrissons de 4 mois, les chercheurs ont dû adapter leur méthode. En effet, à cet âge-là, les bébés sont aussi influencés par le nombre de pixels colorés contenus dans l’image : leur attention va à celle qui en contient le plus. Ainsi, entre le chameau et le marteau, le bébé sera plus attiré par le corps massif du chameau que par le manche du marteau. Cette préférence des tout-petits pour les grandes images tendant à masquer leur capacité à catégoriser les objets animés et inanimés, les chercheurs ont dû réviser leur assemblage d’images. Cette capacité de catégorisation des bébés est d’autant plus étonnante qu’à cet âge le nourrisson ne sait pas ce qu’est un chameau ou un marteau.

Comment cette aptitude à distinguer les objets animés des objets inanimés évolue-t-elle ? Les chercheurs ont observé qu’à partir de 10 mois la catégorisation se faisait indépendamment de la taille des objets. A partir de 19 mois, elle s’affine encore : les bébés sont capables de reconnaitre les humains comme étant différents des animaux, de distinguer les visages des corps ou les objets inanimés naturels des objets inanimés artificiels.

Ces travaux suggèrent que les humains naissent avec une organisation cérébrale prédisposée à représenter certaines catégories d’objets. 

Les chercheurs ont ensuite voulu savoir quelles étaient les zones du cerveau impliquées dans les processus de catégorisation. Pour cela, ils ont placé des adultes dans un appareil d’IRM et leur ont présenté chacune de ces images. Les résultats ont mis en évidence une sollicitation importante du cortex visuel, avec une activité préférentielle selon les catégories présentées. Ainsi, le recrutement de propriétés physiques visuelles (par exemple la forme globale des images ou leur texture) lors de la visualisation des images permet la catégorisation. Grâce à des outils statistiques, ces résultats ont été comparés avec les résultats obtenus chez les bébés. Ils mettent en lumière de nombreux points communs, suggérant que les nourrissons utiliseraient les aspects visuels des objets pour les classer dans une catégorie. Ces points communs se multiplient au cours du développement des bébés. A 19 mois, les catégories formées sont similaires à celle de l’adulte.

Ces travaux suggèrent que les humains naissent avec une organisation cérébrale prédisposée à représenter certaines catégories d’objets. Tout comme les adultes, les nourrissons s’intéresseraient aux propriétés visuelles des objets pour les attribuer à une catégorie (si l’objet possède un visage, des yeux, des poils, il s’agit d’un être animé). L’enfant peut alors faire des suppositions et interagir avec ces objets.

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« Cette capacité à catégoriser pourrait avoir été sélectionnée par l’Evolution, mais pourrait aussi résulter d’un apprentissage statistique »

Céline Spriet est doctorante à l’Ecole doctorale de Lyon (NSCo), sous la direction de Jean-Rémy Hochmann, directeur et investigateur principal du Baby Lab, et de Liuba Papeo, directrice de recherche. Membre du Baby Lab depuis près de trois ans, elle s’est très vite intéressée à l’émergence des catégories chez les nourrissons.

Quelles sont les hypothèses sur l’origine de la catégorisation animé/inanimé ? 
Cette capacité à catégoriser pourrait avoir été sélectionnée par l’Évolution. En effet, pour survivre, nos ancêtres chasseurs-cueilleurs devaient être capables de distinguer rapidement et sans se tromper si un animal se trouvait dans leur environnement et si celui-ci était un prédateur (je fuis) ou une proie (je chasse). Mais il peut aussi s’agir d’un apprentissage statistique. Dès la naissance, un bébé est confronté à des objets animés (parents, grands-parents, frères et sœurs, animal de compagnie…) et inanimés (berceau, tétine, biberon, vêtements…). De chacun d’eux, il est capable d’extraire les caractéristiques physiques (visuelles) communes aux autres objets ayant les mêmes propriétés. Par exemple, la présence d’yeux est caractéristique des animaux, tandis que les objets inanimés sont plutôt d’aspect dur. Ainsi, lorsqu’il est confronté à un nouvel objet, le bébé est capable de le classer à partir de ces simples critères. Il est d’ailleurs possible que ces deux mécanismes coexistent. Enfin, la catégorisation animé/inanimé pourrait être liée à la myélinisation, processus qui commence dès 4 mois dans la partie occipitale du cortex visuel et se poursuit dans sa partie temporale. En effet, la myélinisation des connections entre plusieurs aires éloignées dans le cortex visuel permet le recrutement d’un plus grand nombre d’aires cérébrales de ce cortex, ce qui permettrait une meilleure compréhension des informations visuelles, facilitant ainsi la catégorisation visuelle.

Pourquoi utiliser l’eye-tracker ?
L’eye-tracker est un outil très informatif, beaucoup plus précis que si l’on codait nous-même la position du regard du bébé. Il nous permet de savoir où le regard se pose sur l’écran, et ce de manière non-invasive. C’est une méthode simple, rapide et pratique : il suffit d’installer le bébé sur les genoux de son accompagnant et de le placer à la bonne distance de l’écran et à la bonne hauteur. Enfin, l’eye-tracker ne nécessite pas la production de langage. C’est pour toutes ces raisons que nous l’utilisons beaucoup au Baby Lab de Lyon !

Que se passe-t-il après 19 mois ?
Au-delà de 19 mois, avec l’acquisition du langage, les catégories continuent à se développer et à s’affiner. Les connaissances sur le monde changent, se précisent, permettant de mieux catégoriser les objets, en se fondant par exemple sur leur fonction. C’est ainsi que les marteaux, tournevis et autres outils seront catégorisés ensemble, comme le seront les verres, tasses, assiettes et autres ustensiles. A 3 ans, les enfants vont nommer les images en fonction de leur catégorie la plus précise tout en étant la plus large possible. Par exemple, un chien sera le plus souvent nommé chien, rarement animal (trop large) ou berger allemand (trop précis).

Quelle est la prochaine étape de cette étude ? 
Nous souhaitons comprendre le rôle de l’expérience dans le développement de ces capacités de catégorisation. En effet, l’apprentissage statistique sous-entendant une expérience avec différents objets, nous souhaitons comprendre l’importance de cette exposition pour le développement des catégories. Pour ce faire, nous souhaitons comparer les capacités de catégorisation des bébés nés à terme avec des bébés nés prématurément. Ces derniers auront donc un développement du cerveau un peu moins avancé que les bébés nés à terme tout en ayant le même âge et donc la même expérience du monde.

Nous aimerions aussi étudier la vitesse de catégorisation des bébés de 4 mois ainsi que leur capacité à catégoriser, en passant outre la taille des images. Pour cela, nous étudions actuellement la catégorisation entre animaux et objets inanimés de bébés de 4 mois en utilisant la technique de l’électroencéphalographie (EEG). Cette méthode, toujours non-invasive (le bébé est juste coiffé d’un bonnet à électrodes), nous permet d’enregistrer l’activité du cerveau. Nous pouvons ensuite étudier l’activité du cerveau et essayer de comprendre comment les bébés de 4 mois catégorisent les animaux et les objets inanimés. Nous cherchons en particulier à savoir si cette catégorisation est rapide et s’il existe une asymétrie entre le fait de catégoriser un animal au milieu d’objet inanimé et celui de catégoriser un objet inanimé au milieu d’animaux.

Enfin, nous essayons de déterminer les caractéristiques physiques visuelles nécessaires et suffisantes à la catégorisation. Nous étudions cette question d’abord chez l’adulte, en utilisant l’EEG, et en transformant les images que l’on montre ainsi aux sujets. Nous pourrions alors vérifier que ces caractéristiques sont également nécessaires et suffisantes aux bébés pour catégoriser le monde de la même façon qu’un adulte le fait.