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Posté par Michel le Mercredi 14/12/2011 à 00:00
Comprendre le cerveau du corps en mouvement
Une recherche internationale en neurosciences vérifie les bases théoriques de l'intégration multi sensorielle.

Quels comportements le cerveau adopte-t-il lorsqu'il se confronte au monde ? Si les expériences, mesures et simulations de toutes sortes fleurissent, qu'est-il possible d'en retirer sur le plan du savoir scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les méthodes scientifiques.) ? A l'Université de Genève (UNIGE), le professeur Alexandre Pouget postule l'incertitude universelle du monde (Le mot monde peut désigner :) et recourt à la mathématique pour définir une théorie neuroscientifique de l'intégration multi sensorielle. Une étude internationale à laquelle il a participé renforce une hypothèse qu'il soutient: le cerveau (Le cerveau est le principal organe du système nerveux central des animaux. Le cerveau traite les informations en provenance des sens, contrôle de nombreuses fonctions du corps, dont la motricité volontaire, et constitue le...) raisonne de façon probabiliste.

Les neurosciences sont jeunes.Il y a trente ans à peine qu'elles prenaient leur essor, sous l'impulsion du développement de nouvelles technologies rendant possible l'exploration (L'exploration est le fait de chercher avec l'intention de découvrir quelque chose d'inconnu.) d'un organe (Un organe est un ensemble de tissus concourant à la réalisation d'une fonction physiologique. Certains organes assurent simultanément plusieurs fonctions, mais dans ce cas, une fonction est généralement...) crucial: le cerveau. Dans cet engouement pour la mise à nu des coulisses cérébrales, la fascination pour les images a pris la part belle au niveau de la communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle, groupale...) que l'animal (communication intra- ou inter-...) et de la vulgarisation scientifiques. Ce que l'on dit moins, c'est que la recherche fondamentale (La recherche fondamentale regroupe les travaux de recherche scientifique n'ayant pas de finalité économique déterminée au...), comme dans les autres disciplines, n'a pas cessé de chercher à théoriser les constantes qui régissent l'activité neuronale, en mettant à l'épreuve des hypothèses issues de l'expérimentation, puis en dégageant les grands principes et règles qui serviront l'élaboration d'un référentiel commun aux neuroscientifiques, en un mot, d'une théorie. Dans cette perspective exigeante, le laboratoire d'Alexandre Pouget, professeur à la Faculté de médecine de l'UNIGE, cherche à représenter, via les neurosciences computationnelles, la manière dont le cerveau traite l'information, multiple et variée, qu'il reçoit.

Le cerveau, ce probabiliste

Quels comportements cet organe adopte-t-il lorsqu'il se confronte au monde ? Si les expériences, mesures et simulations de toutes sortes fleurissent, qu'est-il possible d'en retirer sur le plan du savoir scientifique ? Les membres du groupe Pouget postulent l'incertitude universelle du monde et recourent à la mathématique. Si nous vivons dans un monde incertain, quelles informations le cerveau peut-il en extraire et quel en serait le degré de fiabilité ? Alexandre Pouget donne un exemple analogique (Le concept d'analogique est utilisé par opposition à celui de numérique.) pour faire comprendre ce qui, selon les derniers résultats de recherches menées par une équipe internationale sur des primates (Les primates (du latin primas, atis signifiant « celui qui occupe la première place ») constituent un ordre au sein des mammifères placentaires. Ce clade regroupe les singes - dont l'homme - ainsi que...), recherches auxquelles il a pris part, représente le mode général d'appréhension du monde par le cerveau: sachant que la crevasse (Une crevasse est une ouverture naturelle dans un glacier. Les crevasses sont dues aux mouvements des glaciers qui se cassent en s'adaptant à la pente, lorsque cette dernière devient importante. On les trouve...) qu'elle va devoir enjamber ne lui apparaît que sous un angle (En géométrie, la notion générale d'angle se décline en plusieurs concepts apparentés.) unique, subjectif, illusions des sens (SENS (Strategies for Engineered Negligible Senescence) est un projet scientifique qui a pour but l'extension radicale de l'espérance de vie humaine. Par une évolution progressive allant du ralentissement du...) oblige, et incertain, comment une personne arpentant un glacier (Un glacier est une masse de glace plus ou moins étendue qui se forme par le tassement de couches de neige accumulées. Écrasée sous son propre poids, la neige expulse l'air...) va-t-elle accomplir le pas décisif qui aboutira ou non à la traversée de la faille ? En recourant au calcul de probabilités. En 2006 déjà, Alexandre Pouget avait contribué à la formulation (La formulation est une activité industrielle consistant à fabriquer des produits homogènes, stables et possédant des propriétés spécifiques, en mélangeant...) de cette hypothèse: « Le cerveau fait des raisonnements probabilistes ».

Traduire le cerveau du corps en mouvement

Afin d'infirmer ou de confirmer une telle prémisse, le chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la recherche. Il est difficile de bien cerner le métier de...) prend part à différents travaux, dont, dernièrement, à une recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les...) internationale qui s'est penchée sur le problème de l'intégration multi sensorielle. Comme son nom l'indique, l'intégration multi sensorielle est un phénomène où plusieurs systèmes sensoriels sont impliqués pour délivrer des signaux au cerveau ; cette étude américano-suisse dernièrement parue dans Nature Neuroscience, montre comment le cerveau agence des informations provenant de deux sources, visuelle et vestibulaire, cette dernière étant responsable du sens de l'équilibre, pour déterminer la direction du mouvement du corps dans l'espace.

Les singes avaient été placés dans un chariot (Un chariot est un plateau équipé de quatre roues, et sert au transport de charges. Par extension on inclut également ceux à trois ou cinq roues, parlant alors de chariots à trois ou cinq points d'appui....), une première fois mobile et dans le noir complet, une seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde est une unité de mesure du temps. ...) fois immobile et placé face à un film donnant l'illusion du déplacement, enfin, lors d'un troisième volet, dans un chariot mobile et posé face au même film. Lors des trois mises en situation (En géographie, la situation est un concept spatial permettant la localisation relative d'un espace par rapport à son environnement proche ou non. Il inscrit un lieu dans un cadre plus général afin de le qualifier...), il était demandé aux protagonistes de déterminer si leur corps se déplaçait vers la droite ou vers la gauche.

Alexandre Pouget et ses collaborateurs ont aussi manipulé la fiabilité de l'information visuelle, pour tester plus directement si l'information est encodée dans le cerveau sous forme de probabilités. Cette manipulation est essentielle, car elle a permis de déterminer comment les deux entrées sensorielles sont pondérées. Intuitivement, lorsque l'information visuelle est peu fiable, ce qui est le cas dans la pénombre, il vaut mieux ignorer cette modalité sensorielle et se concentrer sur l'information vestibulaire. En revanche, si l'information visuelle est extrêmement fiable, la meilleure stratégie consiste à moyenner l'information visuelle et vestibulaire, c'est-à-dire, à assigner des poids (Le poids est la force de pesanteur, d'origine gravitationnelle et inertielle, exercée par la Terre sur un corps massique en raison uniquement du voisinage de la Terre. Elle est égale à...) similaires aux deux sources. Ces expériences ont révélé que c'est précisément ce que fait le cerveau du singe : le système nerveux change la pondération des modalités en fonction de leurs fiabilités.

Théoriquement, il est désormais permis de concevoir que l'information que les sens fournissent au cerveau est distribuée sous forme de probabilités, en l'occurrence, pour la détermination du mouvement du corps dans l'espace.

Beaucoup de bruit très utile

En marge, les experts sont parvenus à une conclusion tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) aussi intéressante portant sur le « bruit »cérébral, un phénomène dont la valeur avait jusqu'ici été mal ou mésestimée. Les impulsions électriques que les neuroscientifiques captent, au moyen d'électrodes notamment, et qui sont utilisées pour la communication neuronale, connaissent en effet une grande variabilité, qui vient parasiter les mesures et les brouiller, comme un bruit. Or, celui-ci a été compris pour la première fois par les chercheurs comme un code qui permet au cerveau de s'informer en intégrant l'incertitude, ce paramètre constitutif du monde environnant.

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Source: UNIGE - Université de Genève
 
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