À quel point les catégories bien connues et très contestées de « cerveau masculin » et « cerveau féminin » sont-elles utiles ?
Parmi les experts, personne ne remet vraiment en question l’existence de différences anatomiques entre les sexes dans le cerveau. Mais depuis l’avènement de la science du cerveau, la communauté scientifique est divisée sur le nombre de différences, celles qui ont été définitivement prouvées, leur importance ou non, et leur signification réelle.
Et, depuis plusieurs années, un nouveau débat se prépare parmi les experts. Les différences anatomiques dans le cerveau « s’additionnent-elles » pour donner naissance à deux types de cerveau (spécifiques au sexe) clairement reconnaissables ? Ou se « mélangent-elles plutôt » et forment-elles des combinaisons idiosyncrasiques ou des « mosaïques », indépendantes du sexe ?
Une mosaïque de caractéristiques masculines et féminines
L’hypothèse de la mosaïque a été soutenue par les résultats d’une étude révolutionnaire publiée en 2015 par Daphna Joel et ses collaborateurs de l’université de Tel-Aviv.
Utilisant les scanners cérébraux de plus de 1 400 participants, Joel et compagnie ont identifié les 10 régions présentant les plus grandes différences de taille entre les hommes et les femmes. Ensuite, ils ont classé chaque région de chaque cerveau comme étant « typiquement masculine », « typiquement féminine » ou « intermédiaire ».
La plupart des cerveaux se sont révélés être des « mosaïques » de caractéristiques typiquement masculines et typiquement féminines, plutôt que d’être systématiquement typiquement masculins (« cerveaux masculins ») ou typiquement féminins (« cerveaux féminins »). Joel a conclu que les cerveaux « ne peuvent pas être catégorisés en deux classes distinctes : cerveau masculin/cerveau féminin ».
Des algorithmes peuvent « prédire » le sexe à partir de données cérébrales
Les critiques de la théorie du cerveau en mosaïque, cependant, soulignent les algorithmes d’apprentissage automatique qui peuvent utiliser un scanner cérébral pour « prédire » le sexe d’un individu avec une précision de 80 à 90 %.
Si un algorithme peut classer les cerveaux en sexes aussi facilement, l’argument est qu’il doit reconnaître une différence sous-jacente.
Dans une certaine mesure, il s’agit d’un désaccord sur ce que les termes « cerveaux masculins » et « cerveaux féminins » devraient impliquer. Pour Joel, l’utilisation de ces catégories ne serait justifiée que si, par exemple, le fait de savoir que quelqu’un a un cerveau « féminin » ou « masculin » permettait de prédire d’autres choses sur les caractéristiques de son cerveau.
Mais pour les détracteurs de Joel, l’important est de prédire le sexe de l’individu. Peu importe que le fait de classer le cerveau de quelqu’un dans une catégorie de sexe vous donne ou non plus d’informations sur sa structure.
La plupart des algorithmes de classification par apprentissage automatique sont des « boîtes noires », ce qui signifie qu’ils ne révèlent rien sur la façon dont ils combinent les caractéristiques du cerveau pour définir les cerveaux « masculins » et « féminins ». Malgré la précision des algorithmes, leurs définitions peuvent même ne pas être cohérentes : certaines données suggèrent que les algorithmes utilisent des caractéristiques cérébrales différentes lorsqu’ils classent différentes sous-populations de femelles et de mâles.
La prédiction du sexe par les algorithmes peut dépendre de la taille de la tête
Et maintenant, même cette précision de classification est remise en question. Une équipe de recherche dirigée par l’une d’entre nous (Carla Sanchis Segura) a publié une nouvelle étude qui prend en compte une complication négligée. En moyenne, les femmes ont un corps, une tête et un cerveau plus petits que les hommes.
Au début de la science du cerveau, ces différences de corps et de cerveau étaient considérées à tort comme des preuves de la supériorité intellectuelle des hommes (blancs). Mais ces dernières années, il a été reconnu que la variation de la taille de la tête pose un problème aux neuroscientifiques qui s’intéressent aux différences entre les sexes.
Lorsque vous constatez une différence femme/homme dans la taille d’une région du cerveau, comment savoir si vous observez un effet spécifique du sexe ? Il pourrait simplement s’agir d’une différence entre des cerveaux plus grands (dont un plus grand nombre appartient aux hommes) et des cerveaux plus petits (dont un plus grand nombre appartient aux femmes), ou une combinaison des deux.
Les neuroscientifiques tentent de résoudre ce problème en « contrôlant » statistiquement la taille de la tête. Mais comment cela se fait-il exactement ?
Il existe plusieurs méthodes statistiques différentes utilisées. L' »étalon-or » actuel pour évaluer leur validité consiste à comparer les différences entre les sexes dans le cerveau qu’ils trouvent avec celles obtenues dans des groupes sélectionnés de femmes et d’hommes appariés pour avoir des tailles de tête similaires.
En utilisant cet « étalon-or », l’équipe de recherche de Sanchis-Segura a constaté, dans une étude antérieure, que toutes les méthodes actuellement utilisées ne sont pas efficaces et valides. Ils ont également constaté que la méthode utilisée a un impact majeur sur le nombre, la taille et même la direction des différences de sexe estimées.
Ayant déterminé quelles techniques de contrôle statistique sont les plus valides, Sanchis-Segura et son équipe ont pu étudier une question importante : dans quelle mesure la grande précision de la classification du « sexe du cerveau » dépend-elle de la variation de la taille de la tête ?
Les chercheurs ont testé 12 algorithmes différents d’apprentissage automatique prédisant le sexe avec des données qui avaient été correctement ajustées pour la variation de la taille de la tête, des données qui avaient été mal ajustées et des données qui n’avaient pas été ajustées du tout.
Les algorithmes ont fourni des résultats très précis lorsqu’ils utilisaient à la fois des données brutes et des données mal ajustées. Mais lorsque les mêmes 12 algorithmes ont été alimentés avec des données correctement ajustées, la précision de la classification a chuté à 10 % au-dessus du » hasard « , à environ 60 % de précision.
Un résultat particulièrement déflationniste de l’étude est que les algorithmes ont atteint une précision élevée si on ne leur donnait qu’un seul élément d’information – à savoir, la taille de la tête !
Ces nouveaux résultats continuent de remettre en question l’utilité des catégories « cerveau masculin » et « cerveau féminin ». Le sexe affecte certainement le cerveau, et il est important d’étudier les effets du sexe. Mais les tentatives actuelles de classer les cerveaux dans les catégories « cerveau masculin » ou « cerveau féminin » à l’aide d’un algorithme d’apprentissage automatique semblent n’apporter que peu de choses au-delà de ce que l’on sait depuis les débuts de la science moderne – à savoir que les hommes, en moyenne, ont une plus grosse tête.