Les mémoires exceptionnelles : chiffres et calcul

Le Billet du Neurologue, Dr Bernard CROISILE

Si le psychologue Alfred Binet (1857-1911), inventeur du QI, a étudié les processus cognitifs des joueurs d’échecs dont nous avons parlé dans le billet précédent, il s’est aussi intéressé aux grands calculateurs, en particulier Jacques Inaudi (1867-1950).

 

Les prodiges de la mémoire des chiffres

Jacques Inaudi a été le premier grand calculateur scientifiquement étudié. Né au Piémont, son don se serait développé au contact des moutons qu’il gardait. Loin de l’endormir, ceci lui a permis d’atteindre une renommée considérable en France où il vécut toute sa vie. Sa vitesse de mémorisation des chiffres était saisissante : de 36 chiffres en 1 minute et 30 secondes jusqu’à 107 chiffres en 12 minutes. En quelques instants, Inaudi réalisait avec précision l’addition ou la soustraction de nombres de plus de vingt chiffres, la multiplication et la division de nombres élevés, ainsi que l’élévation au carré de nombres de plus de quatre chiffres. Il pouvait répéter à l’endroit ou à l’envers une série de 25 chiffres, sans erreur et surtout sans effort apparent. Il résolvait en vingt et une secondes la multiplication 6241 x 3635. Inaudi en fit son métier, se produisant dans des foires puis des théâtres. De nombreux scientifiques l’ont étudié dont les médecins Paul Broca et Jean-Martin Charcot, le mathématicien Gaston Darboux, et finalement le psychologue Alfred Binet. Ils déterminèrent que contrairement à la plupart des calculateurs qui voient mentalement les chiffres et les nombres, Inaudi les entendait mentalement, ils résonnaient dans son cerveau avec son propre timbre de voix, et ceci persistait chez lui toute la journée, facilitant apparemment leur enregistrement définitif. Le cas Inaudi démontra l’existence de mémoires partielles, indépendantes les unes des autres, chacune pouvant s’affaiblir ou s’hypertrophier sans conséquences comparables pour les autres. « La » mémoire n’existe pas, il existe « des » mémoires.

 

Pi, pour le plaisir !

Certains, dont je ne risque pas de faire partie, mémorisent les décimales de Pi pour le simple plaisir. Voici quelques champions, aux performances pas toujours homologuées : Rajan Mahadevan : 31 811 (1981) ; Hideake Tomoyori : 40 000 (1987) ; Hiroyuki Goto : 42 195 (1995) ; Akira Haraguchi : 83 431 (2005) ; Akira Haraguchi : 100 000 (2006) et Rajveer Meena : 70 000 (2015) (homologué). Rajan Mahadevan raconte que lorsqu’il n’a rien à faire, il mémorise un millier de chiffres de Pi. Il confirme la spécificité restreinte de cette expertise : « Les mots embrouillent mon système de mémorisation. Pour les chiffres, je n’ai aucun problème. » En revanche, s’il y a tant de japonais c’est parce qu’au Japon, chaque nombre est associé à un mot : au lieu de retenir les nombres, Tomoyori mémorise une histoire contenant la séquence des mots correspondant aux nombres.

 

Les calculateurs prodiges : Rüdiger Gamm

Rüdiger Gamm, né le 10 juillet 1971, est un autre calculateur qui a connu son heure de gloire dans les années 1990-2000. Il mettait moins de 4 secondes pour calculer 37 x 62 (= 2 294) et 5 secondes pour dire que 68 fois 76 font 5 168 (nécessitant 7 étapes avec 6 résultats intermédiaires). Il élève jusqu’à la puissance 15 tous les nombres à 2 chiffres. Il multiplie entre eux des nombres à 2 ou 3 chiffres, calcule des sinus et des racines, divise entre eux deux nombres premiers avec plus de 60 décimales correctes. Enfin, son empan digital endroit, c’est-à-dire sa capacité à répéter sans erreur une série de chiffres entendus était de 11 (moyenne de sujets comparables = 7,2), alors que son empan digital inverse, c’est-à-dire sa capacité à dire correctement à l’envers une série de chiffres entendus était de 12 (moyenne de sujets comparables = 5,8). Comme pour d’autres experts, ses capacités sont limitées au calcul, et leur entretien nécessite un entraînement quotidien de plusieurs heures.
Pour mieux comprendre son fonctionnement cérébral, une étude d’imagerie cérébrale a comparé Rüdiger Gamm et des volontaires non experts en calcul. On a tout d’abord repéré l’activation de régions communes à Rüdiger Gamm et aux témoins, régions impliquées dans les processus de mémoire de travail à court terme spécifiquement liés au calcul (des régions cérébrales gauches). Même si, comme on l’a vu, l’empan de Rüdiger Gamm est plus élevé que celui des témoins, ceci est insuffisant pour expliquer ses performances. Lors des calculs complexes, Rüdiger Gamm active des régions supplémentaires : les aires préfrontales et médio-temporales droites impliquées dans la mémoire à long terme (pour l’encodage et le rappel des résultats intermédiaires de calcul) et les structures temporales médianes droites impliquées dans les aspects visuo-spatiaux de la mémoire épisodique. Ces réseaux neuronaux sont habituellement au repos lors du calcul mental, alors que Rüdiger Gamm est en mesure de mettre temporairement à contribution ses structures de mémoire à long terme pendant les exercices de calcul mental.
En 2018, une explication biochimique a complété cette organisation anatomo-fonctionnelle : l’analyse spectroscopique des régions frontales d’un autre calculateur prodige, âgé de 46 ans et détenteurs de plusieurs records du monde, comparée à celle de quatre sujets amateurs, a révélé une diminution du ratio glutamate/GABA neuromédiateurs cérébraux respectivement excitateurs et inhibiteurs), ratio déjà connu pour être associé à des performances cognitives supérieures.

 

Encore des chiffres !

Nous l’avons vu, l’empan digital à l’endroit est de 7 ± 2. Cette tâche exige une bonne concentration et toute situation qui fragilise les ressources attentionnelles réduit l’empan (alcool, fatigue, surmenage, cannabis, anxiété, dépression, vieillissement, certains médicaments). A l’inverse, jusqu’où peut-on pousser les limites de l’empan ? C’est ce que tenta un étudiant britannique connu sous ses initiales S.F.
Après 250 heures d’entraînement, S.F. a pu répéter 81 chiffres dans l’ordre immédiatement après les avoir entendus une seule fois à raison d’un chiffre par seconde. Son secret résidait dans une stratégie assez sophistiquée d’indiçage des informations à mémoriser. Dans un premier temps, il regroupait les chiffres par 3 ou 4, puis utilisait sa compétence de coureur à pied pour transposer ces groupes en temps de course à pied « pertinents ». S.F. a ainsi constitué vingt-deux groupes de structures de rappel associant les chiffres présentés avec des temps de course. Par exemple, « 4 – 1 – 2 – 5 » devenait « 4 minutes et 12 secondes et demie pour un mile, pas mal pour moi un jour de vent » tandis que « 3 – 5 – 9 – 6 » devenait « 3 minutes 59,6 secondes, ou juste en dessous de 4 minutes pour courir un mile ». Lorsqu’il ne pouvait employer cette technique pour un groupe de chiffres, S.F. les interprétait comme des âges, nul doute qu’un français aurait utilisé les numéros des départements.
En fait, S.F. n’a pas augmenté sa capacité globale de mémoire de travail, car si cela avait été le cas, elle se serait accrue pour tous les matériels à mémoriser, or sa performance restait cantonnée au domaine des chiffres puisque s’il pouvait répéter 81 chiffres, jamais il n’a pu dépasser la répétition de 7 lettres.

 

Pour en savoir plus :
Alfred Binet. Psychologie des grands calculateurs et des joueurs d’échecs. Hachette (1894).
Bernard Croisile. Tout sur la Mémoire. Éditions Odile Jacob (2009).
Krause B, Looi CY, Dresler M, Kadosh RC. The Neurochemistry of Mathematical Genius: Reduced Frontal Excitation/Inhibition Balance in an Expert Calculator. Neuroscience. 2018 Nov 10; 392: 252-257.
Serge Nicolas. Jacques Inaudi, 1867-1950. Un jeune calculateur prodige. Étudié par Broca, Charcot & Binet. L’Harmattan (2017).
Frances Yates. L’Art de la mémoire. Gallimard (1975).