Où en est-on en 2023 dans l’objectif de la compréhension du fonctionnement cérébral, quelles sont les avancées scientifiques et des technologies disponibles pour la réalisation de cet objectif ? “Comment les décharges d’une assemblée de neurones parviennent-elles à coder chacune de nos pensées et de nos représentations mentales, conscientes et non conscientes ? » se demande Stanislas Dehaene, chercheur en neurosciences cognitives (1). Les avancées de la recherche en neurosciences contribuent à la compréhension des bases cérébrales de la vie mentale et du comportement, aussi bien dans le domaine médical, pour le grand public que dans le domaine militaire, comme en témoigne l’organisation d’un récent colloque Neurosciences et monde militaire, aspects comportementaux, organisé par le CREC Saint-Cyr et l’Institut de Recherche Biomédical des Armées (IRBA), le mercredi 31 mai à Paris (2).
S’il n’existe toujours pas aujourd’hui de théorie générale du cerveau, il reste que «tous les 20 ans, on multiplie à peu près par 10 le nombre de neurones que l’on arrive à enregistrer simultanément » estime S. Dehaene, soulignant les avancées en imagerie cérébrale et en électrophysiologie, dans l’introduction de son cours au Collège de France “Quel code neural pour les représentations mentales » (1). Les efforts déployés pour progresser dans la connaissance des bases cérébrales du comportement et la modélisation de celles-ci s’avèrent significatifs (cf le projet européen Humain Brain Project et ses équivalents à travers le monde) : « en quelques décennies, l’enregistrement de neurones dans le cerveau animal et humain a été révolutionné par l’apparition de techniques massivement parallèles d’électrophysiologie ou d’imagerie optique, qui captent les réponses de centaines, voire de milliers de neurones simultanément (…) on est passé d’une notion de codage par neurones uniques (les fameux « neurones grand-mère ») à une approche vectorielle du code neural (un code distribué sur une vaste population de neurones). Chez le singe macaque, avec les travaux pionniers d’Apostolos Georgopoulos dans les années 1980, mais aussi dans des travaux très récents chez la mouche drosophile et chez la chauve-souris, le codage vectoriel par « phaseurs » explique comment les animaux peuvent faire des calculs mentaux géométriques, par exemple pour déterminer la direction d’une cible » explique S. Dehaene.
Les travaux de recherche évoqués par Stanislas Dehaene, via les technologies d’électrophysiologie et d’imagerie, visent à une meilleure compréhension à la fois :
– Du décodage des signaux sortant du cerveau, par exemple l’algorithme saisit l’intention d’allonger le bras pour allumer la lumière et le bras-robot allume la lumière (aujourd’hui l’IA est aussi capable de saisir l’intention d’un individu d’exprimer quelque chose et de la restituer en langage oral).
– Du décodage des signaux entrant dans le cerveau, par exemple pour la vision : la stimulation électrique du cortex visuel crée une vision et fait réagir le cerveau en ce sens chez les animaux.
Les possibilités d’interférences avec le cerveau humain, pour les signaux entrant et pour les signaux sortant.
Le décodage en cours des représentations mentales constitue, de facto, l’amorce d’une possibilité d’interférer avec ces représentations mentales, prévient S. Dehaene. C’est pourquoi les avancées en neurosciences, les modélisations mathématiques et les neurosciences computationnelles doivent s’accompagner d’une réflexion sur ces nouveaux pouvoirs que l’homme exerce sur lui-même. La réflexion qui accompagne cette démarche porte sur l’identification des spécificités du cerveau humain et des valeurs que l’on accorde à celles-ci. Cette réflexion se module et se décline, en fonction du type de neurotechnologie utilisée (son caractère d’intrusivité ou non) et du domaine de recherche concerné, qu’il s’agisse d’une démarche thérapeutique pour soigner des individus malades ou de pratiques concernant le grand public pour améliorer les capacités des sujets sains. Dans le monde militaire, l’organisation du colloque du 31 mai visait à « faire le lien entre les découvertes actuelles des neurosciences et les spécificités du monde militaire; notamment sur les processus décisionnels et les biais cognitifs mis en oeuvre en situation opérationnelles, ainsi que les processus émotionnels et comportementaux impliqués dans les multiples situations de stress rencontrés par le militaire en opération ».
La plasticité cérébrale, spécificité fondamentale du cerveau humain.
Médical, grand public ou militaire, quelque soit le domaine de recherche concerné, à l’heure de chatGPT-4 la recherche portant sur le décodage du fonctionnement cérébral conduit inévitablement à ce qui différencie l’humain de la machine, devenue savante et parlante. D’un point du vue biologique, tout parait clair : il est admis que le propre du vivant en général et de l’humain en particulier reside dans sa non-stabilité et en conséquence sa non-prédictibilité. Depuis la deuxième moitié du XXème siècle pourtant, certains utilisent la métaphore d’un cerveau comme d’une machine à coder, et tendent à assimiler la vie mentale à un simple traitement, via les neurones, d’un contenu informationnel, a rappelé le neurologue Lionel Naccache à l’occasion du colloque Neurosciences et monde militaire, aspects comportementaux. Ce traitement des données cérébrales serait alors, pour certains, similaire à celui qu’effectue une machine à l’aide de neurones artificiels et des microprocesseurs. Au delà de la métaphore, persiste pourtant une spécificité du cerveau biologique, insiste L. Naccache : il s’agit de la plasticité cérébrale, cette “transformation permanente du cerveau par ce qui lui arrive ».
La compréhension de la plasticité cérébrale, la reflexion sur les implications de cette plasticité cérébrale pour le développement des individus et des enfants en particuliers, sur les mécanismes cognitifs, s’avèrent essentiels, aussi bien pour la recherche médicale, le grand public que le monde militaire.
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