Neuro-stimulation et bosse des maths

Image générée par moi avec I.A.

La neuro-stimulation permettrait d'améliorer les capacités intellectuelles.

Cette amélioration est due à une excitation permettant une meilleure connectivité des neurones.

Certains participants à une étude évaluant les effets de la neurostimulation on vu leur niveau en maths croître de façon significative.

Vous êtes nul en maths, vous avez pourtant travaillé, réfléchi sur la méthode pour résoudre les équations les plus complexes, mais rien à faire, cela bloque! Il existerait pourtant un remède miracle pour vous rendre plus performant dans cette matière: la neuro-stimulation!

Une étude menée par un scientifique de l'université de Surrey en Grande-Bretagne et publiée le 1er juillet dans la revue PLOS Biology a montré les effets positifs d'un choc électrique dans le cerveau sur une amélioration des capacités intellectuelles. Ces travaux ont été menés sur 72 femmes et hommes âgés en moyenne d'un peu plus de 20 ans. En utilisant l'apprentissage mathématique comme modèle d'étude de l'apprentissage scolaire, ces personnes -réparties en trois groupes selon leur niveau en maths- ont été soumises durant 30 minutes via des électrodes placées sur le cuir chevelu à un courant alternatif rapide à une gamme fixe de fréquences pour induire une excitation corticale.

DES NOTES EN MATHS AUGMENTEES DE 25 A 29%

Ont ensuite été évaluées leurs capacités de calcul de raisonnement mathématique. Résultat: les participants à cette étude qui étaient au départ les moins bons en mathématiques ont vu leur note augmenter de 25 à 29%! Pour ceux qui faisaient partie du groupe le plus performant en maths n'ont, en revanche, pas vu leur note s'améliorer.

C'est donc une démonstration seulement partielle de l'effet d'une stimulation électrique sur les capacités intellectuelles en général illustrées par la mesure de l'aisance à maîtriser le raisonnement mathématique. Malgré ces limites, cette étude a convaincu son initiateur, Roi Cohen Kadosh, un neuroscientifique de l'université de Surrey, que cette stimulation électrique excitant les neurones et permettant d'améliorer leur connectivité permettait d'agir sur les capacités intellectuelles.

UN ACCES AUX ETUDES SUPERIEURES PLUS EQUITABLE?

Et ce scientifique en tire un enseignement sociétal: la neurostimulation, en permettant une meilleure exploitation du potentiel intellectuel, pourrait être un moyen de rendre l'accès à des études de haut niveau plus équitable. "Il y a la part de l'environnement,  fréquenter la bonne école, avoir le bon enseignant, mais c'est aussi une question de biologie... Certaines personnes ont des difficultés et si nous pouvons les aider à exploiter le plein potentiel de leur cerveau, nous leur ouvrons de nombreuses opportunités qui leur seraient autrement inaccessibles", souligne Roi Cohen Kadosh.

Ce qui soulève évidemment d'autres questions. Là où le neuroscientifique de l'université de Surrey voit dans la neuro-stimulation un outil d'équité face à des apprentissage complexes, d'autres peuvent répliquer que l'utilisation de cette technique n'est pas à la portée de tous... et qu'elle pourrait accroître les inégalités en limitant aux plus aisés les chances de mener des études supérieures.

 

Et si le corps "écoutait "?

Le son peut moduler l’activité des gènes, selon une étude japonaise

Exposées à des ondes sonores, certaines cellules modifient l’activité de leurs gènes.

Une étude révèle la sensibilité des cellules aux stimuli sonores

Et si notre perception du son ne se limitait pas à l’ouïe? Des chercheurs japonais dévoilent une étonnante sensibilité cellulaire aux vibrations acoustiques. Leur étude montre que certaines ondes sonores peuvent aller jusqu’à modifier l’activité de cellules, ouvrant un nouveau champ d’exploration en mécanobiologie et en biologie acoustique. En d’autres termes, le corps, bien au-delà de l’oreille, pourrait lui aussi " écouter ".

Le son, rappelons-le, se manifeste sous forme d’ondes mécaniques de compression se propageant à travers divers milieux – l’air, l’eau ou encore les tissus organiques. Ces ondes induisent des variations de pression que l’appareil auditif humain, hautement spécialisé, est capable d’interpréter avec une précision remarquable.

Partant de cette réalité physique, des chercheurs de l’Université de Kyoto, dirigés par le Dr Masahiro Kumeta, ont exploré la possibilité que les ondes de pression acoustique, même à des niveaux sonores considérés comme physiologiques, puissent interagir directement avec des cellules vivantes et y déclencher des réponses biologiques mesurables.

L’équipe s’est donc attachée à comprendre comment les cellules pouvaient potentiellement décrypter les signaux véhiculés par le son". Le son est l’une des forces physiques les plus omniprésentes dans la nature ", observent les auteurs de l’étude parue dans la revue Communications Biology.

Pour évaluer les effets du son sur l’activité cellulaire, le Dr Kumeta a détaillé dans un communiqué le dispositif expérimental mis au point: " Nous avons conçu un système qui permet d’immerger des cellules cultivées dans un environnement d’ondes acoustiques contrôlées".

Un dispositif spécifiquement adapté pour une immersion sonore contrôlée

Dans le cadre de leur étude, les chercheurs de Kyoto ont élaboré un montage expérimental sur mesure, destiné à exposer des cultures cellulaires à des ondes acoustiques précisément réglées. Ce dispositif a permis de documenter rigoureusement les réactions biologiques induites.

Le cœur du système est un transducteur de vibrations, installé à l’envers sous une étagère de laboratoire. Habituellement utilisé pour convertir des signaux électriques en vibrations mécaniques, ce transducteur a été relié à un lecteur audio numérique, lui-même connecté à un amplificateur. Cette configuration autorise une génération sonore d’une grande précision, tant en fréquence qu’en intensité.

 

L’onde acoustique ainsi produite est transmise directement dans l’environnement des cellules en culture via un diaphragme conçu spécialement à cet effet. Ce dernier est mécaniquement relié à la boîte de culture contenant des cellules issues de modèles murins. Cette interface physique garantit une diffusion uniforme et précisément contrôlée de la pression acoustique, tout en minimisant les interférences extérieures. Les cellules baignent ainsi dans un bain sonore maîtrisé, offrant aux chercheurs un contrôle expérimental optimal.

Les cultures cellulaires ont été soumises à deux fréquences spécifiques: 440 Hz, qui correspond au "la" musical, et 14 kHz, soit un seuil proche des limites supérieures de l’audition humaine. En parallèle, un groupe témoin a été exposé à du bruit blanc. L’analyse par séquençage ARN, couplée à des techniques de microscopie avancée, a révélé une réactivité acoustique chez près de 190 gènes.

Une suppression de la différenciation des adipocytes

Les réactions observées différaient selon les types cellulaires. Toutefois, un fait marquant est apparu: l’exposition aux ondes sonores a démontré une capacité à supprimer la différenciation des adipocytes. Au cours de ce processus, les préadipocytes, cellules indifférenciées, en viennent à se différencier en cellules adipeuses matures, spécialisées dans le stockage des graisses. Une inhibition qui ouvre des perspectives thérapeutiques prometteuses dans la lutte contre l’obésité.

"Le son étant immatériel, la stimulation acoustique représente un outil non invasif, sécuritaire et immédiat, qui pourrait représenter un outil complémentaire prometteur en médecine", estime le Dr Kumeta.

L’étude met en lumière des réponses cellulaires distinctes selon les caractéristiques acoustiques. Certains gènes réagissent uniquement à une fréquence spécifique, tandis que sept d’entre eux présentent une activation à une fréquence et une inhibition à une autre. Il convient cependant de souligner que la significativité statistique de ces résultats devrait être confirmée par des analyses supplémentaires.

Les chercheurs ont également étudié la forme de l’onde sonore. Des signaux sinusoïdaux, carrés et triangulaires ont été appliqués aux mêmes fréquences. La réponse cellulaire s’est révélée globalement similaire, bien que les ondes sinusoïdales aient produit les effets les plus marqués.

La densité cellulaire s’est également avérée déterminante. Certains gènes réagissaient de manière opposée selon la concentration des cellules exposées. Une exposition prolongée de 24 heures était nécessaire pour constater l’ensemble des effets sur l’expression génique, bien qu’un tiers des changements soit apparu dès les deux premières heures.

Des travaux antérieurs ont déjà suggéré que le bruit blanc pouvait traverser les tissus jusqu’au fœtus chez les mammifères, ce qui laisse envisager une transmission similaire chez l’humain. Cela dit, la signification évolutive des réponses cellulaires observées dans cette étude reste difficile à cerner: une exposition prolongée à une fréquence sonore stable est rare dans les environnements naturels. Reste que plusieurs gènes sensibles aux hautes fréquences (14 kHz) sont associés à des mécanismes de réponse à l’hypoxie.

Cette étude contribue au développement d’un champ de recherche encore émergent: la mécanobiologie, qui explore l’influence des forces physiques sur le comportement cellulaire. En mettant en évidence un lien tangible entre ondes sonores et modulation génétique, elle ouvre de nouvelles perspectives à l’intersection de la physique, de la biologie et de la médecine.

Source: Communications Biology

 

L’hypothèse du libre arbitre est-elle invalidée par la science?

Albert Moukheiber face à Robert Sapolsky

Et si la science pouvait répondre à des problèmes philosophiques lancinants? Enfin traduit en français, le célèbre neurobiologiste américain Robert Sapolsky soutient que le libre arbitre n’existe pas dans son dernier livre, Déterminisme (Arpa, 2025). Le chercheur français Albert Moukheiber, lui-même neuroscientifique et psychologue, auteur de Neuromania (Allary Éditions, 2024), a voulu débattre avec lui de certaines de ses conclusions pour Philosophie magazine. Voici la transcription de leur dialogue.

Albert Moukheiber: Je suis les publications de Robert Sapolsky depuis longtemps, notamment Why Zebras Don’t Get Ulcers ("Pourquoi les zèbres ne développent pas d’ulcères", non traduit, Freeman, 1994) et Behave: The Biology of Humans at Our Best and Worst ("Tiens-toi bien! La biologie humaine pour le meilleur et pour le pire ", non traduit, Penguin, 2017) et j’ai lu Déterminisme. Une science de la vie sans libre arbitre dès sa parution en anglais (sous le titre Determined), mais je suis ravi que ses travaux commencent à être traduits et accessibles au lectorat francophone.

Comme Oliver Sacks, l’auteur de L’Homme qui prenait sa femme pour un chapeau (1985), je le considère comme l’un des meilleurs auteurs scientifiques de notre époque – d’autant plus qu’il m’intéresse également par rapport à ma pratique de psychologue clinicien. Pour en revenir à Déterminisme, il me semble que l’ouvrage est divisé en deux parties: une première, scientifique, est consacrée à la science du libre arbitre, et j’ai -sur elle- quelques réserves, tandis qu’une seconde, tout aussi intéressante que la première dont elle tire les conséquences, adopte une position résolument politique et sociale. Mes réserves portent sur ce point: quand on parle de "libre arbitre", il faut définir précisément ce qu’on entend par là.

Or il me semble que vous le pensez comme un équivalent du "premier moteur" d’Aristote, un début absolu qui donne l’impulsion initiale d’un mouvement. Mais on n’est pas obligé de placer la barre aussi haut, car en procédant ainsi, on a beau jeu ensuite de considérer que rien ne remplit de telles conditions… Alors que si on la plaçait plus bas, il serait sans doute possible d’admettre quelque chose comme un libre arbitre.

“uand on parle de ‘libre arbitre’, il faut définir précisément ce qu’on entend par là” Albert Moukheiber

Robert Sapolsky: À un niveau empirique, je demande qu’on me montre un seul comportement qui soit complètement indépendant de toute influence liée à la génétique, aux hormones, aux conditions socio-économiques, à l’environnement, à l’histoire personnelle, à ce qui a été consommé au petit-déjeuner, à la paire de chaussettes portée, etc. Ce n’est pas qu’une affaire de neurosciences, car c’est l’interconnexion de toutes ces données qu’il faut alors prendre en considération. Or la plupart des philosophes – mais aussi des juristes – sont ce que j’appelle des "compatibilistes", c’est-à-dire que sans nier l’existence de ces déterminations, ils maintiennent quand même que le libre arbitre existe. Daniel Dennett, par exemple, conserve le principe de la possibilité d’un choix. Or comment un choix pourrait-il exister, sinon par magie?

1. M.: J’ai pensé en vous lisant au démon de Laplace, cette expérience de pensée proposée par le savant français Pierre-Simon de Laplace (1749-1827) qui imaginait un esprit capable de connaître et de prédire toutes les positions et tous les mouvements de tous les atomes de l’univers. Or on sait que les théories du chaos nous empêchent de valider cette hypothèse de prédictibilité totale. Mais il est possible de définir autrement le libre arbitre: en psychologie, le libre arbitre est compatible avec la métacognition, c’est-à-dire la prise de conscience qu’on a sur ses propres processus mentaux. Il ne s’agit pas de prétendre que le libre arbitre surgit de nulle part, mais qu’il s’agit plutôt de feedback loops [boucles de rétroaction], c’est-à-dire qu’il s’établit à partir de mécanismes de rétroactions qui permettent une forme de délibération métacognitive et, in fine, de volonté.