Comment les neurosciences expliquent-elles la conscience?

La conscience est une notion des plus compliquées et des plus complexes. Compliquées, car difficile à comprendre et complexes, car elle comporte en soi plusieurs éléments imbriqués, la rendant difficile à saisir. Faisons un tour d’horizon succinct de trois théories "rivales" aujourd’hui défendues par des scientifiques.

Selon la définition du Larousse, la conscience est la "connaissance, intuitive ou réflexive immédiate, que chacun a de son existence et de celle du monde extérieur". Il est important de distinguer plusieurs types de conscience.

La conscience spontanée ou immédiate est liée à l’expérience et tournée vers le monde extérieur. Elle renvoie à la présence de l’individu à lui-même au moment où il pense, sent ou agit.

La conscience réfléchie est la capacité de faire un retour sur ses propres pensées ou actions et de les analyser.

Enfin, le mot "conscience" peut aussi désigner notre capacité de jugement moral qui met en jeu le bien et le mal, sens qui ne renvoie pas à ce qui nous intéresse ici.

EST-ON SUR LE POINT DE DECOUVRIR LA SIGNATURE DE LA CONSCIENCE?

Les progrès des neurosciences, de l’informatique et de l’ingénierie depuis les années 1950 laissent entrevoir la possibilité de décrypter l’esprit voire, selon certains, la possibilité d’un jour le "télécharger" sur un support numérique. Pourtant, la conscience échappe encore aux scientifiques. Il est vrai que la mise en lumière de mécanismes cérébraux de plus en plus précis et spécifiques entrouvre un autre rapport au cerveau et rouvre la question: va-t-on découvrir la signature neuronale de la conscience?

Face à cette quête pour identifier les mécanismes cérébraux qui sous-tendent ce phénomène complexe, la science a besoin de théories.

Au sein de ce débat qui fut d’abord philosophique, les théories scientifiques de la conscience se placent dans une approche matérialiste. Cela signifie qu’elles font l’hypothèse que la conscience est un phénomène qui émerge de la matière dont nous sommes composés, en opposition avec les dualistes, pour qui le corps et l’esprit sont deux réalités de natures différentes. Les scientifiques vont alors se baser sur l’analyse de l’activité cérébrale.

Avez-vous déjà entendu parler d’épigénétique?

Cette notion est à la mode et vous avez pu voir passer des annonces pour des stages de remise en forme épigénétique, des conseils d’alimentation adaptée grâce à un épi-nutritionniste, et même pour du sérum épigénétique anti-âge pour vos rides… Tous ces produits estampillés " épigénétique " existent! Et ils font la fortune d’opportunistes. Il ne s’agit pas de prétendre que le sérum n’estompera pas vos rides ni qu’une bonne alimentation n’améliorera pas votre santé, mais d’affirmer que rien ne prouve que l’épigénétique ait un quelconque rôle dans tout ça.

Par ailleurs, Edith Heard vient de recevoir la médaille d’or du CNRS, un prix prestigieux, pour ses travaux sur l’épigénétique et les premiers " épi-médicaments " sont testés lors d’essais cliniques contre le cancer. Alors, où est la vérité dans tout ce qu’on peut lire ou entendre? Où en est la recherche?

DEFINIR L’EPIGENETIQUE

L’épigénétique, une toute jeune discipline scientifique, a pour objectif d’expliquer comment, quand et avec quelle intensité chaque cellule contrôle le fonctionnement de chacun de ses gènes, en lien avec son environnement. En effet, toutes les cellules qui constituent un individu possèdent la même collection de gènes (le même génome), pourtant, chacune d’entre elles a une fonction différente parce que chaque cellule n’utilise qu’une petite fraction de ses gènes.

Pourquoi nous oublions ce que nous avons appris

Certains apprentissages, de la grammaire au vélo, nous suivent toute notre vie. D’autres notions, acquises pour un devoir sur table ou un examen, finissent par s’évaporer très vite, une fois l’échéance passée. Comment l’expliquer? Et comment ancrer les savoirs dans nos mémoires?

Tata Noelia, j’ai une question: puisque mon corps se muscle si je fais beaucoup de sport, est-ce que mon cerveau grossira si j’étudie beaucoup? Est-ce parce que je n’ai plus de place dans mon cerveau que j’oublie ce que j’apprends à l’école?

C’est le genre de question que peut poser un enfant, à l’instar de ma nièce qui a déjà l’intuition que la mémoire réside d’une manière ou d’une autre dans le cerveau. Qui ne s’est pas déjà demandé où et comment sont stockées les choses que l’on apprend? Ou pourquoi on oublie l’essentiel de ce qu’on étudie?

APPRENDRE, MÉMORISER ET SE SOUVENIR

Apprendre consiste à acquérir une nouvelle information ou un nouveau savoir-faire par l’observation, la pratique ou l’enseignement. La mémorisation, qui désigne le stockage et l’utilisation de cette information ou expérience, s’obtient par la répétition. Se souvenir, c’est être capable d’accéder à l’information stockée et de la reconstruire.

On peut apprendre quelque chose de nouveau et le mémoriser de façon à s’en souvenir à jamais, comme faire du vélo ou mettre une majuscule au début des noms propres, mais on peut aussi apprendre quelque chose et l’oublier peu de temps après, comme le calcul d’une racine carrée ou les noms des capitales asiatiques.

Depuis quelques années, le rôle de la mémorisation, technique traditionnelle d’apprentissage, est au cœur des débats et de la recherche scientifique. Mais quand les professeurs que nous sommes parlent d’apprentissage profond, ce qui nous mobilise, en réalité, c’est l’acquisition d’une mémoire à long terme, par opposition à la mémoire à court terme, concernant ce qu’on oublie vite, comme le code que l’on ne retient que le temps de confirmer un virement via une appli, ou les réponses à un examen qu’on a révisé la veille.

La mémoire est un processus en quatre étapes: l’encodage, la consolidation, la récupération et l’oubli. Chacune de ces phases est marquée par des changements physiques dans des groupes de neurones que l’on appelle" engrammes". On suppose que ce sont eux qui laissent des traces physiques de la mémoire dans notre cerveau.

LES ENJEUX DE LA REPETITION

Toute nouvelle expérience provoque une stimulation coordonnée de groupes de neurones précis (encodage). S’ils sont à nouveau stimulés, ces neurones génèrent des souvenirs ténus, très sensibles aux interférences, qui se perdent vite à moins d’être entretenus.

La deuxième phase de la mémoire est rendue possible par la plasticité neuronale. La transformation de ce souvenir fragile (à court terme) en souvenir persistant à long terme requiert des changements structuraux et des réorganisations dans les engrammes (consolidation). Ces changements culminent avec la formation de synapses supplémentaires (connexion chimique) entre les neurones coactivés au moment de l’apprentissage. C’est ce qui permet la survie de l’information en vue d’un futur rappel.

Le facteur dont dépend la réalisation de cette connexion synaptique, c’est la répétition. La répétition d’activités ou l’évocation de concepts provoque l’activation des engrammes le temps nécessaire au développement de nouvelles synapses.

Curieusement, les représentations répétées d’un événement d’apprentissage qui se produisent pendant le sommeil entraînent l’activation spontanée des engrammes. D’où l’idée que le sommeil renforce la mémoire.

SOUVENIR ET OUBLI

Les nouvelles synapses qui forment la mémoire à long terme perdurent même lorsqu’elles ne sont plus utilisées. C’est ce phénomène qui rend possible la récupération du souvenir. Ce rappel est d’autant plus efficace que le contexte de récupération coïncide avec celui qui a provoqué l’encodage et la consolidation, car lors de cette phase le cerveau doit retrouver les mêmes schémas d’activité neuronale que ceux de l’apprentissage initial.

Quant à la dernière phase dans l’acquisition de la mémoire, il s’agit de… l’oubli. Le renforcement de certains engrammes au moment de la consolidation d’un souvenir implique nécessairement l’élimination d’autres souvenirs (pour" faire de la place" dans le cerveau). Cet oubli se produit grâce à l’affaiblissement de circuits existants, l’occupation de l’espace synaptique par les nouveaux processus de neurogenèse, et même l’élimination de synapses par des cellules spécialisées du cerveau.

Des expériences récentes ont montré que la plasticité inhibitrice (l’élimination de certains circuits pour en créer de nouveaux) lors de la consolidation du souvenir conditionne la sélectivité des circuits d’engrammes, qui" conservent" un souvenir concret.

CE QUE NOUS ETUDIONS EST-IL CONDAMNE A L’OUBLI?

Dans son livre ¿Cómo aprendemos? Una aproximación científica al aprendizaje y la enseñanza (en français Comment apprenons-nous? Une perspective scientifique sur l’apprentissage et l’enseignement), Héctor Ruiz nous donne quelques conseils.

Premièrement, il est plus facile d’engranger de nouvelles connaissances si on les relie à des connaissances stockées antérieurement (engrammes activés).

Deuxièmement, on mémorise mieux des informations qui font l’objet de raisonnements. Voir ou écouter une chose plusieurs fois ne signifie pas qu’on va s’en rappeler. Mais si on réfléchit à cette chose, notre capacité à la mémoriser augmente (consolidation des engrammes).

Troisièmement, il est important d’approfondir l’objet de l’apprentissage, c’est-à-dire de réfléchir à la même idée dans différents contextes, de manière à faciliter la récupération ultérieure.

Tout cela doit se traduire par un enseignement actif permettant aux étudiants d’appliquer, d’interpréter, d’évaluer ou d’expliquer la connaissance en question pour lui donner un sens, et donc de pratiquer la répétition, ce qui active les engrammes jusqu’à vingt fois plus que l’apprentissage initial.

À l’inverse, étudier juste avant un examen ne génère vraisemblablement aucune trace durable dans notre cerveau.

Traduit de l’espagnol par Métissa André for Fast ForWord

Auteur: Noelia VALLE - Profesora de Fisiología, Universidad Francisco de Vitoria

The Conversation - CC BY ND