Medtech
Santé humaine
Édito
Comment le cerveau prend-t-il conscience du monde ?
En partenariat avec RTFlash
Vendredi, 16/09/2016 –
Il y a quelques semaines, une passionnante étude publiée dans le Plos (voir PLOS) est venue relancer le vieux débat sur la nature de la conscience et de sa production par notre cerveau. Ces travaux, menés par les équipes de Michael Herzog (Ecole polytechnique fédérale de Lausanne) et de Frank Scharnowski de l’Université de Zurich, montrent qu’il faut en moyenne 400 millisecondes à notre cerveau pour transformer un stimulus en une perception consciente.
S’appuyant sur leur découverte, ces chercheurs proposent un modèle en deux phases pour expliquer comment la conscience procède. Face à un stimulus sensoriel, le cerveau commence par analyser de façon inconsciente les caractéristiques physiques et spatio-temporelles de l’objet de la sensation (couleur, forme, poids…). A ce niveau inconscient de traitement des informations sensorielles, ce modèle exclut la perception du temps.
Selon cette hypothèse, c’est seulement dans un deuxième temps que notre cerveau rendrait simultanément conscients tous les éléments, pour présenter, in fine, une image cohérente et globale à notre conscience. Ces chercheurs soulignent que ce décalage temporel de 400 millisecondes entre ces deux étapes est tout à fait considérable d’un point physiologique. Selon eux, l’importance de ce délai s’expliquerait par le fait que notre cerveau, avant de rendre accessible une information à notre conscience, veut la rendre la plus cohérente et la plus heuristique possible.
Ces recherches sont passionnantes car elles montrent que la conscience n’est pas abolie par ces phases de traitement inconscient, et elles permettent de dépasser l’opposition entre ceux qui pensent que la conscience est un phénomène continu et les tenants d’une conception discontinue de la conscience. Ces travaux éclairent également d’une lumière nouvelle la façon dont le cerveau traite le temps et intègre cette dimension temporelle dans notre perception du monde.
Cette découverte est à mettre en relation avec trois autres récentes avancées en neurosciences. La première a été réalisée en juillet 2014 par Mohamad Koubeissi et son équipe de l’Université de Washington qui ont réussi, pour la première fois, à éteindre et rallumer la conscience d’une femme, atteinte d’épilepsie, en stimulant son claustrum (Voir GW TODAY).
Cette découverte renforce l’hypothèse selon laquelle une seule zone cérébrale, le claustrum, une fine couche de matière grise, serait fortement impliquée dans l’organisation et la mise en cohérence de nos pensées, sensations et émotions que nous percevons, in fine comme une expérience unifiée et non comme des perceptions isolées.
Dans ces expériences, les chercheurs ont disposé et utilisé des électrodes près du claustrum, une zone qui n’avait jamais été stimulée. Ils ont observé qu’en stimulant cette zone précise du cerveau, la patiente perdait immédiatement conscience : elle devenait incapable de répondre à une commande visuelle ou auditive et voyait sa respiration ralentir. Mais ce processus semble réversible à volonté car, lorsque les scientifiques cessaient cette stimulation électrique, cette femme reprenait immédiatement conscience, sans avoir aucun souvenir de son état précédent. Mohamad Koubeissi pense donc que le claustrum joue un rôle majeur dans l’activation des expériences conscientes. Ces travaux ont également montré que la perte de conscience s’accompagnait d’un renforcement de la synchronisation des ondes cérébrales dans les régions frontale et pariétale, connues pour être impliquées dans l’activation de la sensibilité.
La seconde découverte très intéressante, elle aussi, vient d’être réalisée par l’équipe de Thomas Andrillon, de l’ENS, à Paris. Ces chercheurs ont voulu comprendre pourquoi notre cerveau avait besoin à ce point de se déconnecter de manière aussi nette de son environnement pendant notre sommeil.
Dans leur expérience, les chercheurs ont enregistré par ECG (électroencéphalographie), l’activité cérébrale de 23 volontaires soumis à des listes de mots désignant des animaux ou des objets. Tant qu’ils étaient éveillés, les sujets avaient pour consigne d’appuyer sur un bouton blanc lorsqu’ils entendaient un nom d’animal et sur un bouton rouge, lorsqu’ils entendaient un nom d’objet. Mais ce que les chercheurs voulaient comprendre, c’est ce qui se passait dans le cerveau de ces volontaires quand ils s’endormaient, tout en continuant à entendre ces listes de mots.
En analysant les ECG des sujets, les chercheurs ont observé qu’au cours du stade qui suit l’endormissement, la phase dite de sommeil lent léger, le signal cérébral montrait une forme caractéristique d’un passage à l’action dans la région du cortex moteur contrôlant la main gauche ou droite, selon le type de mot entendu. Cela voulait donc dire que le cerveau continuait son travail d’analyse des mots et préparait le geste visant à appuyer sur le bon bouton, mais sans aller toutefois jusqu’à accomplir réellement ce geste.
Dans les deux phases suivantes, le sommeil lent profond et le sommeil paradoxal, les aires cérébrales traitant les propriétés physiques du signal (intensité, fréquence…) continuaient à s’activer mais les signaux ainsi générés n’étaient pas communiqués dans les autres régions du cerveau. Au cours de ces deux phases, le cerveau semblait donc essayer de maintenir un isolement assez strict, pourquoi ? Sans doute, selon les chercheurs, parce que ces phases de sommeil lent et paradoxal jouent un rôle essentiel dans la consolidation des souvenirs et qu’il est donc très important – et prioritaire pour notre cerveau à ce moment là – que des stimuli sensoriels ne viennent pas le « parasiter » et l’empêcher de réaliser ce travail fondamental de fixation et de mémorisation profondes d’informations utiles.
La troisième découverte, elle aussi tout à fait fascinante, a été réalisée récemment par une équipe de chercheurs de l’Université de Californie à San Francisco (États Unis). Ces chercheurs ont pu montrer que notre cerveau est tout à fait capable de réaliser des tâches, même complexes, sans qu’il y ait eu de décision volontaire de la part des sujets de cette expérience. Pour parvenir à ces conclusions, ces chercheurs ont demandé à 32 étudiants volontaires d’apprendre le pig latin, une sorte d’argot principalement utilisé en anglais et qui combine l’inversement des syllabes (comme dans le « Verlan ») et l’ajout d’une syllabe (comme dans le « Javanais »).
Pour un mot qui commence par une consonne, on déplace cette consonne à la fin du mot et on ajoute — ay. Par exemple, le mot « raison » devient « aison-ray ». Pour un mot qui commence par une voyelle, on ajoute — way à la fin du mot. Dans ce cas, le mot « oiseau » devient « oiseau-way ». Au cours de ces expériences, les sujets ne devaient surtout pas traduire volontairement les mots qui s’affichaient sur leur écran de contrôle. Et si l’un des étudiants le traduisait quand même malgré lui, il devait appuyer sur une touche dédiée de son ordinateur. Le résultat de cette expérience fut pour le moins surprenant et montra que dans 43 % des cas, les étudiants avaient traduit les mots affichés, même lorsqu’ils avaient décidé de ne pas effectuer cette traduction…
A la lumière de ces résultats, les chercheurs font l’hypothèse que notre conscience, si elle peut sans doute produire de manière intrinsèque des informations, jouerait également – et peut-être essentiellement – un rôle de « passerelle » permettant l’accès à des pensées déjà formées dans notre inconscient. Reste que ce phénomène de la conscience recouvre des niveaux de perception et d’action différents qui ne se laissent pas facilement enfermer dans une approche théorique unique et globale.
Comme le rappelle Alain Berthoz, Professeur au collège de France, « Le cerveau ne cesse de produire des modèles internes du corps et du monde » et cet éminent scientifique souligne que cette conscience que nous avons du monde, qui nous semble naturelle, globale et immédiate, n’est jamais entièrement séparée de notre corps.
Pour Alain Berthoz, cette interaction et cette confrontation continues entre notre individualité physique et psychique et le monde entretiennent et produisent une interactivité permanente entre, d’une part, nos capacités et fonctions cognitives et, d’autre part, nos possibilités d’action. Dans ce cadre conceptuel, la conscience devrait donc être considérée comme un processus à plusieurs niveaux nous permettant de prendre des décisions logiques, pertinentes et articulées dans un ensemble cohérent intégrant des mécanismes inconscients et conscients.
Pour mieux illustrer sa théorie, Alain Berthoz prend souvent l’exemple des réflexes sensorimoteurs. Il souligne que ceux-ci, contrairement à l’opinion dominante qui a longtemps prévalu, peuvent être contrôlés si nécessaire. C’est ainsi que, lorsque nous bougeons la tête, nos yeux se déplacent de manière réflexe dans le sens contraire du mouvement de la tête, ce qui permet une stabilisation de la vision. Mais nous pouvons tout à fait, si nous le voulons, annuler, débrayer en quelque sorte, ce mouvement réflexe, par exemple pour continuer à voir le bout de notre nez même en bougeant la tête. En revanche, si nous voulons observer un point très éloigné dans l’espace, nous saurons alors utiliser au maximum ce mouvement réflexe. Cet exemple simple mais très clair montre bien que nous avons la capacité de contrôler un réflexe en fonction de l’action que nous visons et du niveau de contrôle conscient que nous exerçons sur cette action.
Reste que la nature et la genèse de ce lien entre le corps, les émotions et la réflexion reste un mystère et demeure un sujet de débat passionné depuis l’Antiquité, tant chez les philosophes que chez les scientifiques. Le grand neurobiologiste américain Antonio Damasio propose pour sa part sa théorie des marqueurs somatiques qui tente d’articuler les processus physiques, émotionnels et cognitifs. Selon lui, notre cerveau, pour prendre la décision la plus adaptée à une situation, ne cesserait de combiner, dans une boucle neuronale incluant les changements corporels liés aux émotions, des processus cognitifs rationnels et des processus de reconstruction de souvenirs liés aux émotions passées.
Selon Damasio, notre cerveau, lois d’être un simple « transducteur » conçu pour nous fournir une image cohérente du monde et guider notre action, serait un véritable émulateur reconstruisant sans cesse la « réalité », en s’appuyant sur notre expérience, nos affects et notre réflexion et en produisant des liens d’unification des processus conscients et inconscients et l’incorporation – au sens propre du terme – des lois fondamentales de la nature régissant l’espace, le temps et le mouvement.
C’est ainsi que, très tôt, un enfant comprend instinctivement que pour mieux recevoir un objet lourd qui lui est lancé, il a intérêt à accompagner avec ses bras et son buste la réception de cet objet par un mouvement qui lui permettra de mieux absorber l’énergie cinétique de l’objet en question. De même, si cet enfant saute d’une grande hauteur sur le sol, il comprendra très vite qu’il doit bien plier les jambes et éventuellement faire une roulade pour ne pas se blesser. Dans les deux cas, cet enfant aura incorporé, sans en avoir conscience, deux lois fondamentales de la physique et du monde dans lequel il vit.
La théorie de Damasio se veut clairement en rupture avec la conception cartésienne de la nature et s’appuie sur la philosophie de Spinoza, pour qui une perception est une affection de notre corps par le monde extérieur. Par exemple, explique le philosophe hollandais, quand nous percevons le soleil comme un disque jaune, nous percevons en réalité une modification de nos yeux et cette image nous en apprend plus sur la nature de l’œil que sur celle du soleil. Par conséquent, toute connaissance est produite et s’inscrit d’abord dans une dimension corporelle et subjective, même si elle ne s’y réduit pas : c’est la fameuse affirmation de Spinoza : « L’esprit ne se connaît lui-même qu’en tant qu’il perçoit les idées des affections du corps. »
Il est intéressant de constater que ces avancées scientifiques remarquables dans le domaine de la neurobiologie vont dans le sens des intuitions de Spinoza mais également d’Husserl, le père de la phénoménologie. Ces deux grands penseurs, pourtant très éloignés sur de nombreux points, se rejoignent sur la conviction que la conscience est toujours intentionnelle et porte toujours sur un objet : il n’y a pas de conscience pure et comme le dit Husserl : « Toute conscience est conscience de quelque chose ».
Ce que nous apprennent finalement les neurosciences, dans leurs dernières avancées, c’est que ce mystérieux phénomène, à la fois si évident et si insaisissable, que nous appelons conscience, ressemble fort à un processus par lequel tout notre être, dans ses dimensions corporelles, spirituelles, intellectuelles et affectives, coproduit la réalité et réinterprète en permanence le monde, affirmant ainsi sa subjectivité et sa puissance d’exister, dans un dialogue infini et inépuisable avec lui-même, les autres et la Nature.
René TRÉGOUËT
Sénateur honoraire
Fondateur du Groupe de Prospective du Sénat
