Notre tête émet de la lumière

image générée par moi par I.A.

La lumière émise par le cerveau mesurée pour la première fois

Tous les tissus vivants émettent un faible flux de lumière. Des chercheurs ont mesuré pour la première fois ces "bio-photons" produits par le cerveau humain. Jouent-ils un rôle dans la cognition?

La vie, pour l’essentiel, est baignée de lumière: le Soleil procure à la planète l’énergie indispensable à la grande majorité des écosystèmes qu’elle abrite. Mais la vie crée également sa propre lumière, et pas seulement la bioluminescence des vers luisants et des poissons lanternes, ou les rayonnements infra-rouges engendrés par la chaleur. Les tissus vivants émettent un flux continu de lumière de faible intensité, ou bio-photons. Les scientifiques dénomment ce phénomène" émissions de photons ultra-faibles" (UPE, pour ultra-weak photon emissions, en anglais).

Ils supposent qu’elles ont pour origine des réactions biomoléculaires produisant de l’énergie, dont les photons sont des sous-produits. Dès lors, plus un tissu utilise d’énergie, plus il devrait diffuser de la lumière; ce qui signifie que, dans notre corps, le cerveau devrait être particulièrement émetteur.

Dans une nouvelle étude publiée dans la revue iScience, des chercheurs ont détecté pour la première fois, depuis l’extérieur du crâne, des émissions par le cerveau humain de bio-photons et observé que celles-ci changeaient lorsque les participants (sans pouvoir établir de relation claire entre émissions et nature des tâches cognitives). Quel rôle ces photons sont-ils susceptibles de jouer dans l’activité cérébrale?

DE TRES FAIBLES RAYONNEMENTS

Fondamentalement, toute matière émet des photons. En effet, tout corps dont la température est supérieure au zéro absolu produit un rayonnement, dans les longueurs d’onde infra-rouges. Les UPE sont cependant plusieurs ordres de grandeur moins intenses que ce rayonnement thermique, et leurs longueurs d’onde se situent dans la gamme de la lumière visible ou quasi visible du spectre électromagnétique.

Certaines molécules biologiques, lors de processus métaboliques, sont susceptibles de se trouver dans un état excité; elles libèrent alors des photons lorsqu’elles retrouvent leur état fondamental.

Les chercheurs qui étudient les tissus biologiques, y compris les neurones, parviennent à détecter ce très faible flux de lumière continu, allant de quelques photons à plusieurs centaines par centimètre carré chaque seconde, à l’échelle de cultures de cellules, dans des boîtes de Pétri. "La question était de savoir si ces photons, à l’échelle d’un organe qu’est le cerveau humain, pouvaient être impliqués dans le traitement ou la propagation de l’information", explique l’autrice principale de l’étude, Nirosha Murugan, biophysicienne à l’université Wilfrid-Laurier, au Canada.

Cela fait au moins un siècle que les scientifiques font l’hypothèse que les bio-photons jouent un rôle dans la communication cellulaire. En 1923, le biologiste russe Alexander Gurwitsch a mené des expériences dont le principe consistait à empêcher les photons émis par des racines d’oignons d’atteindre d’autres racines adjacentes, et conclu que ces "barrières" empêchaient la plante de pousser. Au cours des dernières décennies, une poignée d’études ont contribué à suggérer que les bio-photons jouent un rôle dans la communication cellulaire, et influencent la croissance et le développement d’un organisme.

DES PHOTONS CAPTES SUR LE CRANE

Se fondant sur ces travaux, Nirosha Murugan et son équipe ont cherché à mettre en évidence un phénomène comparable dans le cerveau humain. Il fallait d’abord, pour cela, vérifier qu’il était possible de mesurer les UPE à la surface du crâne.

À cette fin, ils ont muni vingt participants, dans une salle plongée dans le noir, de casques d’électro-encéphalographie (EEG). Des tubes amplificateurs de photons destinés à détecter les UPE étaient également placés autour de leur tête.

Ces détecteurs étaient regroupés à l’aplomb de deux régions cérébrales: les lobes occipitaux, situés en arrière du cerveau, responsables du traitement visuel, et les lobes temporaux, de chaque côté du cerveau, responsables du traitement auditif. Pour distinguer les UPE du bruit de fond, l’équipe a également installé des détecteurs d’UPE distincts, orientés à l’opposé des participants.

"Notre premier constat, c’est que les photons sortent de la tête, ça ne fait pas de doute", affirme Nirosha Murugan. La chercheuse a ensuite voulu vérifier si l’intensité de ces émissions changeait en fonction du type de tâche cognitive effectuée par les participants.

Le cerveau étant un organe très coûteux sur le plan métabolique, son hypothèse était que l’intensité des UPE devait augmenter lorsque les personnes exécutaient des tâches nécessitant plus d’énergie, comme le traitement visuel. C’est ce qui est en général observé dans les cultures cellulaires: un surcroît d’activité des neurones se traduit en émissions plus intenses.

UN ROLE DANS LES PROCESSUS COGNITIFS?

Si les dispositifs de mesure parvenaient à distinguer les photons provenant de la tête des participants du bruit de fond de ceux de la pièce, ils ont cependant échoué à établir une différence entre différentes régions cérébrales". Peut-être est-ce parce que les biophotons se diffusent dans le cerveau ", estime la chercheuse. Son équipe a toutefois mesuré des variations, pour une région donnée, au moment où les sujets changeaient de tâche, suggérant un lien entre les processus cognitifs et les émissions.

Les chercheurs ont donc plus de questions que de réponses quant au rôle des UPE dans le cerveau.

"C’est une approche très étonnante, recelant un potentiel intéressant pour la mesure de l’activité cérébrale, même si de nombreuses incertitudes subsistent", juge Michael Gramlich, biophysicien à l’université d’Auburn, en Alabama, aux États-Unis, qui n’a pas participé à l’étude". La question essentielle est de savoir si les UPE constituent un mécanisme actif de modification des processus cognitifs ou s’ils ne font que renforcer des mécanismes cognitifs connus".

Daniel Remondini, biophysicien à l’université de Bologne, en Italie, soulève une autre question: "Quelle distance ces photons peuvent-ils parcourir à l’intérieur des tissus biologiques?".

La réponse pourrait aider à éclaircir la relation entre activité cérébrale et émissions de photons issues de différentes régions du cerveau.

Pour répondre à ces nouvelles interrogations, l’équipe de Nirosha Murugan envisage d’utiliser des réseaux de capteurs plus précis afin de déterminer l’origine des photons dans le cerveau. Des scientifiques de l’université de Rochester développent également des sondes nanométriques pour évaluer la capacité des fibres nerveuses à transmettre des bio-photons.

Même si la lueur émise par notre cerveau ne joue aucun rôle dans son fonctionnement, la technique consistant à mesurer les biophotons en même temps que les signaux électriques – ce que Nirosha Murugan et ses collègues appellent la " photoencéphalographie " – pourrait un jour constituer un moyen utile de recueillir de manière non invasive des informations sur son état". Il est possible que cette technique soit largement adoptée dans les décennies à venir, même si la théorie selon laquelle les UPE soutiennent la cognition se révèle fausse ", anticipe Michael Gramlich.

Auteur: Conor Feehly

Conor Feehly est journaliste scientifique. Il travaille notamment pour Scientific American, New Scientist, Discover ou Nautilus.

Comment le cerveau reconnaît-il les gens?

Entre les super-reconnaisseurs et les personnes incapables de reconnaître un visage, nous ne sommes pas égaux quant à la reconnaissance des visages. Plongeons dans le cerveau pour comprendre ce mécanisme essentiel à notre vie sociale.

Rencontrer une personne, c’est d’abord voir son visage.

Qu’exprime-t-il? Est-il sympathique ou pas? Très vite le cerveau interprète cette image et cherche alors à l’identifier. Parmi les centaines de personnes que je connais, me rappelle-t-elle quelqu’un de familier? L’ai-je déjà croisée?

Plongeons-nous dans les arcanes de nos capacités cérébrales pour comprendre les secrets de la reconnaissance des visages.

Chez l’humain, la reconnaissance du visage d’autrui est une fonction essentielle aux interactions sociales. Si cette aptitude existe chez nos cousins les grands singes, l’humain en a développé largement les performances au fur et à mesure de son évolution sociale. Ainsi, tout être humain est capable de reconnaître, le genre, l’âge, l’ethnie, l’expression émotionnelle, jusqu’à l’identité d’une personne, de façon très performante, rapide et automatique.

Le cerveau s’est spécialisé, au fur et à mesure de l’évolution des hominidés procurant à Sapiens une aptitude exceptionnelle non seulement à reconnaître un visage humain, mais aussi à en comprendre immédiatement l’expression.

Chaque humain est capable de reconnaître un visage humain, d’analyser son expression et d’en déduire son identité en trois dixièmes de seconde.

Cette performance perceptive permet à chacun de mémoriser des milliers de visages et de reconnaître l’un des siens le plus familier dans une foule de centaines de personnes. Les progrès de la médecine, l’analyse des conséquences de lésions cérébrales et les données de l’imagerie cérébrale permettent de distinguer précisément les régions spécialisées du cerveau impliquées dans la reconnaissance des visages, et d’en comprendre les mécanismes.

LE CERVEAU DISTINGUE D’ABORD UN VISAGE D’UN OBJET

Deux systèmes cérébraux sont responsables de cette fonction. L’un est impliqué dans la perception rapide de l’image d’un visage, et l’autre dans son interprétation permettant de retrouver le nom de la personne reconnue. Le premier système permet la détection immédiate d’un visage et met en jeu le gyrus occipital inférieur, capable de distinguer un visage d’un objet en un dixième de seconde. Pour cela, des signaux essentiels tels le triangle formé par les yeux et la bouche constituent le premier indice. Puis, s’y ajoutent la détection d’autres éléments: le front au-dessus et les oreilles sur les côtés.

Ce premier système différencie un visage d’un objet mais ne permet pas la reconnaissance. Entre alors en jeu le deuxième système qui implique deux régions différentes. D’abord celle localisée dans le sillon temporal supérieur qui détecte l’expression du visage: le regard, et l’émotion suscitée, ainsi que le mouvement des lèvres, des éléments variables selon la situation. Ensuite, une deuxième région intervient, responsable de la perception des éléments fixes et caractéristiques d’un visage (la largeur du nez, la hauteur du front, la forme globale du visage et les détails des sourcils) permettant d’en déduire son identité: le gyrus fusiforme latéral droit.

Dans un second temps, le cerveau reconnaît le visage

Une aire du cerveau est spécialisée dans la reconnaissance de l’identité: le gyrus fusiforme. C’est un repli de la face inférieure du lobe temporal droit, dont les neurones sont spécialisés dans la reconnaissance de l’identité d’un visage. C’est l’une des rares régions du cerveau dont le volume augmente après l’adolescence au fur et à mesure de la rencontre d’un grand nombre de personnes.

Utilisant les informations envoyées par le système initial de perception d’un visage, cette région décode les traits morphologiques statiques d’un visage connu et mémorisé, se focalisant sur les infos apportées par les yeux, les sourcils et la bouche. Entre 300 millisecondes et une seconde, ses neurones communiquent avec la région temporale antérieure, pour interroger nos souvenirs et donner rapidement le nom de la personne identifiée. Des lésions spécifiques de cette région entraînent un trouble connu sous le nom de prosopagnosie, ou incapacité à reconnaître l’identité d’un visage.

Les deux régions clés, l’une impliquée dans la perception de l’expression du visage et l’autre dans son identité, collaborent activement avec plusieurs aires du cerveau cognitif. Ainsi, les neurones du sillon temporal supérieur interrogent le lobe pariétal et l’aire auditive pour interpréter les mouvements et les mimiques du visage ainsi que le timbre de la voix. De plus, mimiques et expressions du visage sont traduites par le cerveau des émotions, pour en interpréter la charge émotive. L’ensemble de ces infos est partagé avec les neurones du gyrus fusiforme qui les utilise pour les comparer à des visages mémorisés. De même, ces informations interrogent la mémoire des noms de personnes connues pour y retrouver l’identité précise du visage reconnu.

L’INCAPACITE A RECONNAITRE UN VISAGE: LA PROSOPAGNOSIE

La prosopagnosie est un trouble de reconnaissance des visages, rendant impossible l’identification de visages familiers. Les sujets présentant ce trouble sont capables de voir, mais pas de reconnaître.

Le sujet atteint doit alors utiliser des subterfuges cognitifs pour reconnaître la personne rencontrée: démarche, corpulence, coiffure, détails vestimentaires. La proportion mondiale de personnes présentant ce trouble reste encore mal connue, même si on l’estime à environ 2%. Il existe des causes innées et acquises responsables de ce trouble. La prosopagnosie innée est liée à un défaut de développement congénital et postnatal du gyrus fusiforme. La prosopagnosie acquise s’observe souvent à la suite d’un accident vasculaire cérébral siégeant dans le lobe temporal ventral, ou au décours d’un TRAUMATISME CRANIEN, NON RAPIDEMENT PRIS EN CHARGE.

LES SUPER-RECONNAISSEURS

Contrairement aux sujets présentant un défaut de reconnaissance des visages ou prosopagnosie, il existe des personnes très performantes à reconnaître des visages déjà mémorisés. Selon les experts ayant étudié les qualités visuelles de ces personnes, elles possèdent une capacité supérieure à la moyenne à percevoir de subtiles différences entre les visages.

Si elles ne développent pas toutes des capacités mémorielles supérieures aux autres, leurs acuités perceptives des détails d’un visage sont accrues. Par exemple, elles possèdent cette capacité étonnante à reconnaître aisément une personnalité célèbre, en visualisant des images de leur visage enfantin.

Auteur: Bernard Sablonnière - Neurobiologiste, professeur des universités − praticien hospitalier, faculté de médecine, Inserm U1172, Université de Lille

The Conversation - CC BY ND

 

Les vibrations fantômes du portable

Un de mes articles parue le jeudi 19 avril 2018

J'ai eu l'occasion de réaliser un film-textes (sur ma chaîne YouTube) où je pense qu'il s'agit d'une télépsychie. Voici des notes prises sur divers sites où les chercheurs avancent des explications mais elles me semblent peu adaptées à mon cas. En fait, ils pensent que c'est notre système de perception de notre cerveau, tellement axé sur l'attente d'une sonnerie ou d'un message que nous ne voulons pas “rater“ et que d'une certaine façon, nous faisons de l'anticipation sur événement qui serait une trop grande attente.

Il y a juste un problème en ce qui me concerne: je ne possède qu'un portable de très ancienne génération; il me sert à appeler ou recevoir des sms de ma fille ou de la famille. Je ne le porte jamais sur moi; il est tellement enfoui dans mon grand sac à main que, toujours, lorsqu'il sonne, je ne l'entends pas. Chez moi, il est posé sur un meuble. Je n'attends jamais un appel, je ne suis pas pressée ou stressé d'en recevoir. Il se passe très souvent plusieurs jours avant que je l'utilise; parfois, il n'y a plus de batterie et je ne m'en aperçois que lorsqu'on m'appelle sur ligne fixe ou envoie un courriel! Donc, les deux ou trois fois où l'appareil à bipé comme s'il recevait un message et qu'il n'y en avait point… je pense que je ne me suis pas trompée en parlant de télépsychie, c'est-à-dire des fortes vibrations télépathiques de mon esprit entraîné depuis plus de 44 ans à comprendre et étudier les pouvoirs de notre cerveau.

Vous avez déjà senti votre portable vibrer dans votre poche, vous le sortez et vous vous rendez compte qu'il n'a reçu aucun appel ni message? Voire vous l'avez entendu sonner, sans que rien ne s'affiche quand vous le regardez? Pas de panique, non seulement vous n'êtes pas seul, mais vous êtes aussi en pleine possession de vos moyens mentaux.

Comme on l'expliquait l'été dernier, une étude publiée dans le journal scientifique Computers in Human Behavior en 2012 rapportait que 89% des participants (des lycéens), confiaient être victimes de ces vibrations fantômes. Dans une autre étude de 2010, 68% des participants au test avaient déjà fait l'expérience de ce phénomène. Et selon les deux équipes de chercheurs, environ 10% des participants ressentent des vibrations tous les jours.

Les chercheurs ne pouvaient pas expliquer pourquoi nous avions ces hallucinations sensorielles, mais le professeur de psychologie et de science cognitive à l'université de Sheffield Tom Stafford affirme aujourd'hui qu'elles illustrent un principe fondamental de la psychologie.

Dans un article sur le site de la BBC, il nous compare à une alarme à incendie ou une porte automatique: comme ces objets, notre cerveau doit émettre un jugement de perception pour décider si notre téléphone vibre ou pas. Quand notre téléphone est dans notre poche, soit il sonne, soit il ne sonne pas. Notre cerveau juge quant à lui si le téléphone sonne, ou s'il ne sonne pas. Des vibrations du téléphone devraient aller de pair avec le fait de juger qu'il sonne, pas de vibrations avec celui qu'il ne sonne pas.

Mais, explique Tom Stafford, il existe deux autres combinaisons possibles: on peut associer des vibrations avec le fait que le téléphone ne sonne pas, ou associer l'absence de vibrations avec le fait qu'il sonne, ce qui se passe dans le cas d'une vibration fantôme.

Il y a deux façons de modifier le nombre d'erreurs de jugements, selon la théorie de la détection des signaux: soit augmenter sa sensibilité à ce qu'on détecte, en augmentant la puissance de vibration du téléphone par exemple, soit faire en sorte de conclure que le téléphone sonne, que ce soit vrai ou non. Dans ce dernier cas, vous raterez moins d'appels, mais vous aurez plus de vibrations fantômes.

Tom Stafford pense que nous adoptons cette deuxième solution parce que nous aimons savoir quand notre téléphone sonne et que la plupart des gens n'aiment pas rater un appel, et conclut:

"Ressentir une vibration fantôme n'est pas une sorte d'hallucination pathologique. Cela reflète simplement nos systèmes de perception presque parfaits, qui font de leur mieux dans un monde incertain et bruyant“.

Le Professeur Robert Rosenberger s'est penché sur la question des vibrations fantômes et s'est aperçu qu'il touchait pas mal de personnes détentrices d'un téléphone portable. Selon lui, nous sommes tellement dépendants et en alerte du moindre appel ou message, qu'un simple frottement de vêtements sur notre corps ou même un spasme peut être perçu comme une vibration de téléphone.

Ce syndrome toucherait davantage les personnes très réceptives à leurs téléphones ou bipeurs. En 2010, une étude menée par le Professeur Michaeal Rothberg révélait que 70 % des docteurs exerçant dans un hôpital du Massachussets souffrait du syndrome des vibrations fantômes.

Pour le Pr Rosenberger, notre cerveau serait à l'origine des vibrations fantômes. Les personnes qui en souffrent sont tellement dépendantes de leur téléphone que leur cerveau pense que l'objet est une extension d'eux-mêmes. Dans la plupart des cas, les vibrations fantômes sont en fait le fruit du froissement de nos vêtements.

D'autres chercheurs pensent que la vibration imaginaire serait du à la dimension neuroplastique du cerveau. C'est-à-dire à la faculté qu'a notre ordinateur central de développer de nouvelles interactions en réponse aux changements qui interviennent dans notre environnement proche. Pas de quoi faire vibrer un téléphone portable... mais presque!

Reste à savoir pourquoi nous sommes victimes de ces hallucinations. Les chercheurs ne savent pas encore l'expliquer, mais ils ont remarqué que les vibrations étaient davantage ressenties par ceux qui utilisaient plus fréquemment leur téléphone. Les hypothèses varient selon les études.

Cela pourrait par exemple être lié au fait que les téléphones produisent des signaux électriques qui transmettraient le sentiment directement au système nerveux, ou alors tout simplement être dû à une anticipation mentale des alertes.

Le phénomène semble ne pas gêner plus que ça les personnes étudiées. Dans l'étude de 2012, 91% des lycéens expliquaient que les vibrations les dérangeaient "un peu" ou "pas du tout". Ce chiffre monte à 93% pour l'équipe médicale de l'étude de 2010. Tous les chercheurs sont d'accord pour dire que les vibrations fantômes ne sont de toute façon pas dangereuses, mais juste dérangeantes.