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L’activité endogène du cerveau force à repenser plusieurs phénomènes

Le cerveau à tous les niveaux, le 28 mars 2016, 15h14

L’idée de ce billet m’est venue en regardant la forte pluie tomber ce matin sur Montréal. C’est qu’en boutade, je dis souvent, pour attirer l’attention sur l’activité endogène du cerveau, « qu’il pleut tout le temps dans notre tête » ! Qu’est-ce à dire ?

C’est que depuis quelques décennies, on peut dire qu’on est passé d’une conception passive d’un cerveau qui attend ses inputs de l’environnement pour y réagir à une conception d’un cerveau ayant toujours une activité endogène (et qui, comme on va le voir, influence ce qui parvient au cerveau de l’extérieur). C’est un peu la mise en garde que faisait le philosophe William Bechtel à ses collègues des sciences cognitives dans son article de 2013 (voir le premier lien ci-dessous) où il en appelait à des modèles d’architecture cognitive plus conformes à cette conception d’un cerveau dont l’activité est principalement endogène.

L’activité endogène du cerveau force à repenser plusieurs phénomènes
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L’activité endogène du cerveau force à repenser plusieurs phénomènes

C’est que le vieux modèle « input-traitement de l’information-output », renforcé par l’analogie de surface avec l’ordinateur que l’approche computationnelle (ou symbolique) a martelée pendant plus de trente ans à partir du milieu du XXe siècle, est tenace. Et il génère, pourrait-on ajouter, son lot de paradoxes et de problèmes plus ou moins difficiles qui pourraient bien s’amoindrir, voire s’évanouir, avec des modèles qui tiennent davantage compte de cette activité neuronale endogène toujours présente dans notre cerveau.

Dans un texte intitulé « Le cerveau ne s’arrête jamais » (2e lien ci-dessous), Ghislaine Dehaene rapporte plusieurs expériences qui permettent de réfléchir en ce sens. En particulier celle de Sadaghiani et ses collègues publiée en 2009 et qui montre que les fluctuations de l’activité endogène ayant cours dans le cerveau au moment de l’arrivée d’un stimulus auditif peut aider ou nuire à l’activité neurale engendrée par le son à passer le seuil subjectif de la perception pour le sujet.

En effet si l’on considère, comme ils l’ont fait dans cette étude, l’état des fluctuations d’activité endogène dans les secondes qui précèdent l’émission d’un faible signal sonore à la limite des capacités auditives d’une personne, on s’aperçoit que lorsque les sujets disent avoir entendu le son, leur activité neuronale était spontanément élevée juste avant le stimulus sonore. Et quand cette activité spontanée était plutôt basse juste avant le son, le sujet ne l’entendait tout simplement pas (voir le graphique ci-haut). Dans les deux cas, l’activité en question était enregistrée dans le cortex auditif primaire ainsi que dans d’autres régions comme l’insula antérieure, le cortex cingulaire antérieur et le thalamus, des régions que d’autres études avaient justement montré comme étant impliquées dans la détection des sons.

Cette étude semait aussi le doute sur des interprétations préalables à propos du rôle de deux réseaux cérébraux bien connus, le réseau dorsal de l’attention et le réseau du mode par défaut. L’activité dans le premier étant sensée favoriser la perception d’un stimulus externe et celle dans le second la défavoriser. Car les auteurs de l’étude obsevent le contraire de cette vision un peu dichotomique des choses : l’activité endogène préalable dans le réseau dorsal de l’attention biaise le perception auditive vers le bas (les sujets entendent moins les sons) et celle dans le réseau du mode par défaut tire la perception vers le haut (les sujets entendent mieux les sons).

Ce ne sont d'ailleurs pas les seules certitudes qui sont ébranlées lorsqu’on considère l’activité endogène du cerveau comme intrinsèque et centrale à nos processus cognitifs. Comme l’écrivait Deric Bownds dans son billet du 16 février dernier, la façon dont on expliquait depuis 50 ans l’activité nerveuse associée à une action volontaire générait un paradoxe qui n’en était probablement pas un.

Ce paradoxe, je l’avais présenté dans un billet intitulé « Libre arbitre et neuroscience » dont voici l’extrait qui le décrit:

« Tout a commencé quand on a découvert, dans les années 1960, qu’un mouvement volontaire (et donc librement initié) est précédé dans le cerveau d’une activité neuronale préparatoire détectable une bonne seconde avant l’exécution du mouvement. Cette activité reçut le nom de « potentiel évoqué primaire ». Puis, dans les années 1980, Benjamin Libet tient ce raisonnement simple mais fondamental : si c’est une décision consciente qui initie toute action volontaire (comme on en a l’intime conviction), alors ce sentiment subjectif devrait forcément survenir avant le début du « potentiel évoqué primaire » qui survient dans les régions prémotrices du cerveau et semble préparer le mouvement.

Or les résultats de sa fameuse expérience, où le sujet devait décider et noter le moment où il prenait la décision d’exécuter une flexion du poignet, montraient exactement l’inverse. La décision consciente survenait un bon 350 millisecondes après le début du « potentiel évoqué primaire » (et l’action s’exécutait environ 200 ms après la décision consciente). »

Pour le dire de manière un peu provocatrice, on s’est excité pendant un demi siècle sur les implications philosophiques (en particulier sur le libre arbitre) de cette activité neuronale qui commençait avant la « décision consciente » du sujet, mais sans réfléchir un peu sur ce qui se passait forcément dans le cerveau avant de décider de faire un geste. Et comme il se passe toujours quelque chose dans dans chaque recoin du cerveau et qu’il n’y a donc jamais de « temps 0 », penser en terme d’activité endogène enlève pas mal de mystère à l’affaire.

Mais en rajoute une couche pour ceux et celles qui n’ont pas intégrer profondément encore l’idée que l’immense majorité de cette activité endogène, nous n’en avons pas conscience. Autrement dit, nos neurones communiquent constamment entre eux à notre insu, dans une logique qui nous échappe même lorsqu’on la visualise avec des appareils parce que trop complexe. On l’associe alors à des fluctuations au hasard dont on a vu plus haut qu’elles peuvent faciliter la perception ou, dans ce cas-ci, probablement l’action aussi.

Il n'est donc pas étonnant que pour nombre de nos petites décisions sans conséquence (je prends cette pomme-ci ou cette pomme-là, je passe à droite ou à gauche de cet obstacle…), ce serait surtout l’aléatoire qui joue sur la sélection des assemblées de neurones qui vont déterminer telle ou telle action. Comme le dit Thomas Boraud dans l’avant-dernier lien ci-dessous : "Ce qu'on considère comme décision consciente n'est souvent que la manifestation tardive d'un processus qui s'est effectué un petit peu plus tôt ». Et que l’on va souvent rationaliser consciemment avec des mots quelques centaines de milisecondes plus tard...

Ces questions, on le voit, débouchent sur des débats classiques comme celui sur le libre arbitre où les neuroscientifiques viennent de plus en plus jouer les trouble-fête. Et un qui est particulièrement fatiguant ou stimulant (c’est selon…) sur cette question, c’est le biologiste Henri Laborit dont les écrits surtout à partir des années 1970 vont remettre radicalement en cause ce qu’il appelle notre « sensation fallacieuse de liberté ». C’est cette pensée dérangeante que nous allons explorer mercredi le 6 avril prochain dans un cours de l’UPop Montréal intitulé : « Conscience, connaissance, imagination », le leitmotiv de Laborit. Tous les détails dans le dernier lien ci-dessous.

The Endogenously Active Brain: The Need for an Alternative Cognitive Architecture
Le cerveau ne s'arrête jamais
Distributed and Antagonistic Contributions of Ongoing
Activity Fluctuations to Auditory Stimulus Detection

A 50 year misunderstanding of how we decide to initiate action - our intuition is valid
L'inconscient responsable de la plupart de nos décisions
« Conscience, connaissance, imagination », le leitmotiv de Laborit