Quelle est l’organisation anatomique et fonctionnelle des aires cérébrales impliquées dans la représentation des structures linguistiques ? Les aires cérébrales activées au cours du traitement des phrases sont aujourd’hui connues dans leurs grandes lignes : il s’agit de la circonvolution frontale inférieure gauche et d’un chapelet de régions situées dans la profondeur du sillon temporal supérieur. Une activation est également observée dans d’autres régions dorsales (cortex prémoteur) mésiales (précuneus), et sous-corticales (putamen gauche). Ces régions sont coactivées et montrent une forte connectivité fonctionnelle au cours du traitement des phrases. Les régions temporales et frontale inférieure sont interconnectées anatomiquement par le faisceau arqué (particulièrement développé et asymétrique chez l’homme par rapport à d’autres espèces de primates), le faisceau unciné, et la capsule extrême.
Diverses expériences ont tenté de préciser si un sous-ensemble de ce réseau s’intéresse particulièrement aux structures syntaxiques arborescentes. Leurs résultats pointent vers la partie postérieure du sillon temporal supérieur (pSTS) et la partie triangulaire du gyrus frontal inférieur (IFGtri). L’ambiguïté syntaxique, par exemple, accroît spécifiquement l’activité de ces régions. Il en va de même lorsque la tâche impose une manipulation des arbres syntaxiques pour déterminer « qui fait quoi à qui » (par exemple : « le camion qui double la voiture est rouge » à qu’est-ce qui est rouge ?).
