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24 juin 2015 3 24 /06 /juin /2015 03:27

Cartographier dans le cerveau l’emplacement où naîtraient les qualia (1) qui font le contenu de l’expérience intime, la rougeur du rouge, la stridence du cri ou le ravissement sensuel qui nous saisit un matin de printemps dans un jardin en fleurs, cette idée ne quitte pas les savants spécialistes de l’esprit. Dans son livre : « Comment la matière devient consciente », Gerald Edelman évoque pour cela un espace à pas moins de 107 dimensions incluant et réordonnançant diverses assemblées de neurones dispersées dans le cerveau. Et si on ne cherchait pas au bon endroit ? Si la niche des qualia n’était pas dans les trois dimensions de l’espace même démultipliées mais dans une dimension unique, celle du temps ? C’est cette première hypothèse qui est à la base du modulisme.

Les sensations façonnées dans le temps

Cette hypothèse a de quoi surprendre. Imaginons pour s’y accoutumer un monde enfantin qui ne serait fait que de chansons. Tous les objets qui le composent ne pourraient-ils pas tenir sur une même ligne, celle justement du temps ? Lorsqu’on entend un triple do suivi d’un ré, d’un mi et d’un ré encore, c’est la chanson Au clair de la lune qui se présente à notre esprit avec sa particularité mélodique presque aussi clairement distincte et compacte que le serait une odeur familière. Et la descente de gamme : la sol fa mi ré do avec la remontée ré mi nous fera indéniablement songer à la Légende de Saint-Nicolas. Si on considère ces deux mélodies comme des qualia distincts, on peut dire qu’elles sont composées des mêmes éléments premiers, les notes, différemment disposées dans le temps. Avec une petite trentaine de notes (un peu plus de deux octaves et leurs demi-tons), un calibrage de durées allant de la quadruple croche à la ronde, on peut faire plus de mélodies qu’on en aura jamais la mémoire et créer le monde enfantin et chantant dont je parlais, ce monde dont les éléments premiers, les notes, ne coexistent que dans le seul espace du temps.

Mais si nous pouvons bien apercevoir que des notes distinctes se succèdent dans notre conscience lorsque nous écoutons de la musique, rien ne semble pouvoir percer la compacité d’une odeur qui, tant qu’on la respire, paraît toujours se succéder à elle-même dans les plus petits intervalles du temps et ne jamais laisser transparaître les éléments de ce qu’on pourrait appeler une « gamme olfactive ». Ce qui est patent pour les odeurs l’est encore plus pour les couleurs. Certes on sait bien qu’en peinture, on obtient de l’orange en mélangeant du jaune avec du rouge mais on n’imagine pas que, lorsqu’on voit une orange, se succèdent alternativement et vélocement un fruit jaune et un fruit rouge dans le champ de notre conscience. Lorsqu’on voit une orange, on la voit orange tout le temps.

La brève vidéo que je présente ci-dessus montre que la vérité pourrait pourtant être proche de ce qu’on n’imagine pas. La sensation ressentie à tester est celle de la couleur d’une surface occupant à un moment donné la totalité du champ visuel. Cette surface peut être confondue avec l’écran de la vidéo. Dans le montage que j’ai réalisé, j’ai fait se succéder alternativement des écrans jaunes et des écrans rouges. Ces écrans défilent d’abord à la vitesse de un par seconde. A ce rythme, on les voit bien se succéder nettement. Si la vitesse passe à huit écrans par seconde, la perception d’une succession de couleurs est encore absolument nette.

Seulement si la vitesse atteint 16 écrans par seconde, un phénomène nouveau apparaît dans notre champ visuel. La vision du rouge disparaît presque, celle du jaune également et l’on voit dominer une vague lueur orangée. A 32 écrans par seconde, l’écran est toujours trembleur mais apparaît nettement orange tandis que le jaune et le rouge ont disparu.

La capacité des logiciels de vidéo a ses limites, la manipulation de la perception visuelle par l’utilisation d’éclairs successifs a les siennes aussi. Ceci posé, on peut considérer qu’on a ici l’illustration de ce qui pourrait se passer communément lorsque nous ressentons une sensation unique. Ce qui existe dans notre champ de conscience pendant la durée où nous le ressentons n’existe pas pendant chacun des instants qui composent cette durée. Il n’y a pas d’écran orange dans le montage que j’ai fait. En revanche ce qui existe pendant les instants de cette durée comme affects n’existe pas dans notre champ de conscience. Quand ils se succèdent toutes les 30 millisecondes, nous ne voyons ni l’écran jaune, ni l’écran rouge.

En disposant d’un logiciel d’édition aux performances accrues, d’une meilleure définition d’écran et en faisant le bon choix pour chacune des trois couleurs fondamentales, on pourrait faire apparaître sur l’écran de la vidéo chacune du million environ de nuances de teintes possibles alors que notre œil ne recevrait que des éclairs de jaune, de rouge ou de bleu purs.

Une gamme d'affects primaires pour chaque sens

le premier pari du modulisme est ainsi que toute sensation se présentant à notre conscience comme une réalité fixe et indécomposable : étendue colorée uniforme, odeur, son unique, heurt sur telle partie du corps, douleur interne localisée etc. est le fruit d’une succession rapide et périodique d’affects primaires appartenant chacun à un type de gamme donné. Il y aurait une gamme d’affects primaires pour les couleurs, les son, les odeurs, les saveurs, les sensations tactiles et somesthésiques. Pour toute sensation unique éprouvée, chaque affect qui la compose serait absent de notre champ de conscience, imperceptible si l’on préfère, mais il ne serait pas inconscient pour autant dans la mesure où il participerait à l’actualité de la conscience et où, s’il n’existait pas, cette actualité ne serait pas la même.

Si l’on admet que la pertinence de cette hypothèse première est vérifiée dans une certaine mesure pour la perception des sensations de couleur, on voit très mal en revanche comment elle pourrait l’être pour la perception des odeurs. Imaginons qu’il existe une gamme d’odeurs primaires et que chaque élément de cette gamme puisse exister dans la nature ou être fabriqué. Il faudrait faire se succéder dans les narines d’un patient des bouffées d’air chacune parfumée d’une odeur de cette gamme à une vitesse proche de une par centième de seconde. On conviendra aisément que ce n’est pas possible. Ainsi la première hypothèse du modulisme pourrait constituer un pari philosophique intéressant dans la mesure où elle permettrait de concevoir comment les sensations émergent à la conscience dans leur particularité propre, ce que ne fait pas le connexionnisme, mais elle resterait une hypothèse invérifiable en toute rigueur.

Des oscillations de neurones qui modulent l'intensité du champ

Il faut donc une seconde hypothèse qui prend en compte l’activité des neurones comme corrélat de la production des affects. L’activité des neurones est de deux types. Un premier qui consiste à transmettre ou non à d’autres neurones par l’intermédiaire des synapses et par la voie des axones des potentiels d’action qui seront redirigés, multipliés ou inhibés selon un certain algorithme. Un second dont la fonction n’a jamais fait l’objet d’études approfondies consiste à osciller. En effet quand le neurone décharge, il le fait par une série de polarisations et de dépolarisations selon une certaine fréquence, chaque cycle de polarisation/dépolarisation correspondant à l’envoi d’un potentiel d’action. Aussi les potentiels d’action sont émis selon une certaine fréquence de décharge qui peut varier de quelques décharges par seconde à plusieurs centaines. Cette oscillation électrique des neurones se transmet bien sûr au champ magnétique local et contribue à faire fluctuer son intensité (2). C’est cette fluctuation du champ magnétique induit par l’oscillation des neurones que prend principalement en compte le modulisme.

L’idée essentielle est alors qu’il y a toujours combinaison des rythmes de fréquence d’oscillations des neurones activés lors de la réception d’un stimulus pour produire une modulation du champ particulière à ce stimulus. Cette modulation engendrerait une « onde d’action affective » d’une amplitude instantanée plus ou moins grande. Et, selon la hauteur de cette amplitude, serait produit instantanément un affect en fonction du rang qu’il occuperait sur la gamme d’affects mis en jeu.

Il est grand temps d’éclairer un peu ce que je veux dire et pour cela de revenir à la vidéo. On peut considérer qu’il y a une gamme d’affects primaires de couleur qui ne comporte que trois éléments ainsi disposés de bas en haut : 1-le rouge 2-le jaune 3- le bleu. Lorsque la couleur rouge envahit l’écran et, par suite, notre rétine, le message transmis par le nerf optique engendrerait dans le cortex visuel primaire une combinaison d’oscillations particulière qui se reproduirait par périodes d’environ 20 millisecondes. Cette combinaison engendrerait à son tour une « onde d’action affective » pour la production d’affect d’amplitude 1. Aussitôt, pour cette seule raison, la couleur rouge pénètrerait notre champ de conscience. Évidemment, si on considère que l’ouverture minimale de notre champ de conscience est de 40 millisecondes, il faut au moins deux périodes de modulation pour que nous voyions la couleur rouge.

Envisageons maintenant ce qui se passe si un éclair jaune de même durée succède à l’éclair rouge. L’ « onde d’action affective » aura l’amplitude 2 et ce sera la couleur jaune qui pénètrera notre champ de conscience. La vision de l’orange aurait alors pour corrélat la variation d’amplitude de 1 à 2 de l’ « onde d’action affective » toutes les 20 millisecondes.

On aura sans doute compris que le processus que j’évoque là est tout à fait analogue à celui de la réception des ondes électromagnétiques par les postes de radio ou de télévision analogique. Pour ce qui est du poste de radio, on peut comprendre comment se fait le passage de l’onde électromagnétique au signal électrique d’intensité modulée, puis à l’onde sonore. Mais pour la conscience humaine, rien ne permet de comprendre le passage d’une onde (celle qui serait produite par une combinaison d’oscillations de neurones activés) aux qualia des sensations. Dans la première partie de mon article : « La conscience disparue », j’évoquais la nécessité pour la science, si elle entend parler effectivement de la conscience, de ne pas considérer comme acquise la connaissance de la nature et des propriétés de la substance matérielle, « d’admettre qu’il puisse exister dans les êtres vivants pourvus de neurones un système matériel d’une configuration encore inconnue et qui serait seul apte à faire apparaître à l’état d’affects premiers cette substance psychique hors de laquelle la conscience ne peut avoir réalité. »

Mais alors, si le modulisme ne peut trouver sa véritable pertinence qu’en supposant l’existence d’une réalité non encore découverte et peut-être impossible à découvrir, comment pourrait-il se présenter comme une explication scientifique de la conscience alternative au connexionnisme ? Il est vrai que le connexionnisme ne permet pas de sortir de l’abstraction des algorithmes, d’appréhender, entre l’objectivité des potentiels d’action et l’objectivité des comportements observables, l’existence d’une réalité subjective. Il est vrai que le modulisme, en revanche, aperçoit au moins une porte de sortie au système cybernétique dès le niveau des sensations élémentaires. Il est vrai qu’il peut permettre d’établir une correspondance entre la production des affects à partir d’éléments premiers et la constitution d’une réalité ondulatoire particulière à partir de l’oscillation des neurones. Mais il manque, je ne puis le nier, un joint mystérieux.

Les travaux éclairants d'une équipe de neurobiologistes

Cependant l’ignorance de ce joint ne me paraît pas rédhibitoire. Imaginons que l’on découvre une exoplanète où l’on soupçonne l’existence d’une civilisation technologiquement avancée. On supputerait en particulier que les habitants de cette planète utilisent la télévision ou la radio. Évidemment, même avec les plus puissants télescopes, on ne pourrait apercevoir aucun récepteur. En revanche il n’est pas impossible qu’on puisse détecter par des radars appropriés les ondes électromagnétiques émises dans les parages de cette planète. Il serait alors aisé de voir si ces ondes sont émises par des sources naturelles (il en existe) ou par des émetteurs artificiels transmettant des programmes de radio ou de télévision. Eh bien, pour la détection du mécanisme qui produit les affects dans le cerveau humain, on peut procéder de façon analogue. On ne peut pas apercevoir le récepteur qui va produire les affects à partir de « l’onde d’action affective » mais on peut observer tout ce qui modulera ou pas cette onde de façon particulière dans l’activité oscillatoire des neurones.

C’est là qu’il faut faire mention d’une étude capitale menée en 2012 dans un laboratoire de l’université de Genève par trois neurobiologistes : les docteurs Olivier Gschwend, Jonathan Beroud et Alan Carleton. Cette étude a porté sur le système olfactif des souris et plus spécifiquement sur la façon dont le bulbe olfactif, premier relai cérébral de la voie sensorielle olfactive, reçoit et transmet l’information relative aux odeurs au reste du cerveau.

Les expériences ont porté sur des souris anesthésiées mais aussi sur des souris éveillées donc susceptibles d’être affectées par un stimulus odorant comme nous le sommes nous-mêmes lorsque nous ressentons une odeur. De fines électrodes ont été introduites dans le bulbe olfactif et ont permis des enregistrements de l’activité électrique non seulement global mais aussi neurone par neurone.

En ce qui concerne les souris anesthésiées, il a été constaté qu’une proportion notable des neurones du bulbe olfactif voyaient leur fréquence de décharge changer lorsque l’animal était mis en contact avec l’odorant et que la population de neurones à fréquence modifiée était spécifique à l’odorant reçu. Ainsi a été bien mis en évidence que l’information entrée dans le bulbe olfactif à partir des récepteurs sensoriels était bien transmise dans sa spécificité aux axones sortant du bulbe olfactif qui se projettent en aval vers différents réseaux corticaux sans qu’il y ait présence d’un « ressenti ». De même il a été mis en évidence que l’activité électrique globale du bulbe olfactif ne variait pas de façon discriminante en fonction de l’odorant reçu.

En ce qui concerne les souris éveillées (non anesthésiées), le constat est d’une toute autre nature. D’abord la proportion de neurones qui voient leur fréquence de décharge changer de façon significative apparaît moindre. Ensuite et surtout plusieurs neurones présentent des séries de décharges distantes dans le temps selon un schéma particulier et propre à l’odorant perçu. Ainsi l’information n’apparaît pas ou plus seulement contenue dans les potentiels d’action présents ou pas dans les axones sortants mais dans la structure temporelle d’un train de potentiels d’action. Ce n’est pas tout. Ce train de potentiels d’action apparaît périodique et ajusté à une fenêtre temporelle de 20 millisecondes qui correspond précisément à une phase d’oscillation gamma dans le champ électrique du bulbe olfactif . Ainsi il y aurait à l’intérieur du bulbe olfactif de l’animal éveillé la superposition de deux modulations du champ électrostatique : une ordinaire liée à l’oscillation de l’onde gamma et une autre particulière, propre à l’odorant perçu.

Évidemment rien ne dit que cette modulation électrique qui pourrait par jeu d’inférence moduler l’intensité d’une « onde d’action affective » et la production successive d’affects odorants appartenant tous à une même gamme se retrouve dans le cas de la réception de stimuli sonores, visuels, tactiles, somesthésiques… Mais mon propos est d’appeler justement à de nouvelles études et à de nouvelles expériences. Si l’on veut que la conscience humaine devienne sérieusement et réellement un objet d’étude, on n’a pas le droit de s’enfermer comme le fait la communauté des neurobiologistes dans une conception a priori qui revient comme je l’ai dit à nier la réalité spécifique des contenus conscients. Le modulisme, lui, les respecte et leur fait place. A ce titre il mérite peut-être qu’on s’y intéresse et qu’on explore les moyens -ils sont multiples- d’en vérifier la pertinence.

Clément Dousset

1-Les qualia (pluriel latin du mot quale) sont les propriétés de la perception et généralement de l’expérience sensible, inconnaissables en l’absence d’une intuition directe.

2-Champ électrique et champ magnétique sont liés. Le déplacement d’une quantité de charge électrique produit un champ magnétique d’une grandeur proportionnelle à cette quantité dans une direction perpendiculaire à ce déplacement.

3-Cet article a été publié sur le net sous le titre : »Encoding Odorant Identity by Spiking Packets of Rate Invariant Neurons in Awake Mice »

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