Relativité restreinte d'Einstein et traitement neuronal de l'information

Plus d'une fois, je me suis posé cette question : si la relativité restreinte d'Albert Einstein rend indissociables l'espace et le temps, cette indissociabilité devrait-elle aussi se retrouver dans les processus de traitement des informations spatiales et temporelles avec le système nerveux des organismes? Autrement dit, un réseau neuronal qui traite de l'information concernant l'espace devrait-il alors forcément traiter aussi de l'information concernant le temps et vice-versa? Si ces deux paramètres sont indissociables dans l'univers de la physique, alors devraient-ils l'être aussi dans celui de la biologie? Depuis plusieurs années déjà, ces questions viennent, par moment, titiller mon esprit, mais, sans point d'ancrage, je ne pouvais aller plus loin dans mes réflexions.

Il aura fallu que je prenne connaissance d'une proposition que j'ai pu lire sur le site du blogue de Bruno Dubuc, dont l'information est parue depuis déjà plusieurs années, pour que je puisse faire un pas de plus dans cette direction. Voici ce qu'il avait écrit à cette occasion :

«Il y a parfois de ces hypothèses dont on s’étonne qu’elles soient nouvelles tellement leurs éléments semblent bien s’emboîter. C’est un peu le cas de l’hypothèse d’une continuité évolutive entre nos processus cognitifs pour l’orientation dans l’espace et les mécanismes à la base de la mémoire déclarative, telle que proposée par György Buzsáki et Edvard Moser en janvier 2013 dans la revue nature Neuroscience.

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Au centre de cette hypothèse, l’hippocampe. Une structure cérébrale dont on sait depuis longtemps qu’elle contribue chez l’humain au stockage des souvenirs. Le fameux patient H.M. qui en était dépourvu, par exemple, ne pouvait emmagasiner à long terme aucune nouvelle information explicite.

Par ailleurs, on sait depuis presque aussi longtemps que l’activité des neurones de l’hippocampe chez le rat est intimement associée avec la position de l’animal dans l’espace. L’hypothèse de Buzsáki et Moser s’inscrit dans une série de tentatives de réconcilier ces deux propriétés en apparence distinctes pour cette structure cérébrale qui présente pourtant une continuité certaine du point de vue évolutif chez tous les mammifères.»

[...]

«L’article propose donc d’examiner comment nos “voyages dans l’espace” pourraient être reliés aux “voyages dans le temps” de notre mémoire déclarative.»

Ailleurs sur son blogue, il fait mention de ces quelques informations supplémentaires :

«Les cellules de grille du cortex entorhinal semblent représenter la position spatiale via un système de coordonnées triangulaires. Ces cellules, identifiées chez le rat, la chauve-souris et le singe, seraient impliquées dans une grande variété de comportements spatiaux. En enregistrant l'activité neuronale de patients neurochirurgicaux réalisant une tâche de navigation virtuelle, nous avons identifié, dans le cerveau humain, des cellules présentant des profils d'activité neuronale similaires à ceux d'une grille, ce qui suggère que l'homme et des animaux plus simples utilisent des schémas de codage spatial homologues.»

Si une articulation du traitement des informations spatiales et temporelles pouvait s'appliquer à notre espèce, le lien possible avec l'espace-temps d'Einstein qui englobe, il va sans dire, toute la biosphère de notre planète devrait alors s'appliquer à toutes les espèces qui traitent ce type d'informations. Toutes celles qui ont à se mouvoir ont à prendre en compte des informations concernant l'espace dans lequel elles se déplacent. Ce faisant, par hypothèse, leurs systèmes neuronaux auraient, dans ce cas, également à prendre en compte des informations qui situent leurs actions dans le temps. Bien entendu on imagine que ces échelles de temps seraient très variables d'une espèce à l'autre. Elles ne conduiraient pas toutes à une mémoire autobiographique. Pour de très nombreuses espèces, la durée prise en compte pourrait se cantonner, chaque fois, à un seul instant. Pour d'autres, ces informations auxquelles elles ont accès se situent dans une durée qui peut être de l'ordre de plusieurs mois.

Qui dit traitement temporel dit mémoire. Bien que très spéculative, l'idée aurait le mérite d'orienter la réflexion sur l'évolution des capacités mnésiques en lien avec celle des capacités d'orientation et de déplacement dans l'espace. Il me semble en tout cas légitime de proposer ce rapprochement entre ces deux domaines, en apparence si éloignés, si on se rappelle que le temps de n'importe quel organisme vivant s'écoulerait plus lentement, selon la relativité restreinte, s'il pouvait se déplacer à une vitesse approchant celle de la lumière. Physique relativiste et biologie se rejoindraient en pareil cas. Reste que s'il s'avérait que la biologie ne devait pas s'accorder avec la physique quant à une éventuelle implication dans le codage neuronale, cela n'affecterait en rien la relativité einsteinienne.