12 Septembre 2016  |  Neuroscience
Publié dans La Revue POLYTECHNIQUE 06/2016

Comment le cerveau élabore la conscience

Des neuroscientifiques de l’EPFL proposent une nouvelle manière de comprendre comment le cerveau rend les informations conscientes. La conscience apparaîtrait dans des intervalles de temps d’une durée de 400 millisecondes au plus, avec des espaces d’inconscience entre eux. Ces travaux ouvrent des perspectives sur la manière dont le cerveau traite le temps et le met en relation avec notre perception du monde.

L’automobiliste devant vous stoppe subitement, et vous vous retrouvez à freiner avant même de réaliser ce qui se passe. On pourrait parler d’un réflexe, mais la réalité sous-jacente est beaucoup plus complexe. Elle alimente une controverse qui dure depuis plusieurs siècles: la conscience est-elle un flux constant et ininterrompu, ou une série de petits blocs discontinus – comme les 24 images-seconde d’un film ?
Des scientifiques de l’EPFL et des universités d’Ulm et de Zurich viennent de proposer un nouveau modèle sur la manière dont le cerveau traite l’information inconsciente. Ils suggèrent que la conscience n’intervient que dans des intervalles de 400 millisecondes – c’est à dire sans conscience entre ceux-ci. Ce travail est publié dans la revue PLoS Biology.
 
L’effet phi est la sensation visuelle de mouvement provoquée par l’apparition d’images successives. Le cerveau comble l’absence de transition avec celle qui lui semble la plus vraisemblable.
 
En continu ou image par image?
La conscience semble agir de manière continue: images, sons, odeurs et sensations tactiles se suivent sans interruption. Nous avons ainsi une image continue du monde qui nous entoure. Il semble que les sensations soient traduites de manière continue en perceptions conscientes: nous voyons les objets bouger doucement, nous entendons les sons en continu, nous percevons les odeurs et les sensations de toucher sans interruption.
Cependant, une autre école de pensée affirme que notre cerveau recueille les informations sensorielles seulement pendant de brefs instants, comme une caméra prenant des instantanés. Même s’il existe un nombre croissant de preuves contre l’idée de conscience «continue», il semble néanmoins que la théorie «discontinue» d’instantanés soit trop simple pour être vraie.
Le professeur Michael Herzog à l’EPFL, en collaboration avec Frank Scharnowski à l’Université de Zurich, vient de développer un modèle, ou «cadre conceptuel», ayant pour but de comprendre comment la conscience pourrait réellement fonctionner. Pour ce faire, ils ont passé en revue les données d’expériences psychologiques et comportementales déjà publiées, qui visaient à déterminer si la conscience est continue ou discontinue. Par exemple, des expériences où l’on montre à un sujet deux images en succession rapide, pour lui demander de distinguer la différence entre elles, tout en observant son activité cérébrale.
 
Intégration visuelle et fusion des figures. Un vernier consistant en une paire de traits verticaux spatialement décalés, est présenté dans une rapide succession à l’aide d’un autre vernier dans une direction opposée. Les deux verniers ne sont pas perçus individuellement, mais sous forme d’un vernier fusionné.
 
Deux phases pour traiter l’information
Le nouveau modèle propose un traitement de l’information en deux phases. Le cerveau traite les détails spécifiques des objets, comme la couleur et la forme, et les analyse quasi continuellement et inconsciemment à une fréquence très élevée.
Toutefois, le modèle suggère qu’il n’y a pas de perception du temps pendant ce traitement inconscient. Même les caractéristiques temporelles, comme la durée ou le changement de couleurs, par exemple, ne sont pas perçus durant cette période.
En fait, le cerveau représente cette durée comme une sorte de «nombre», de la même manière qu’il le fait pour la couleur et la forme. Puis vient la phase consciente; le traitement inconscient est achevé. Le cerveau rend simultanément conscients tous les éléments. Cela forme l’image finale que le cerveau présente à notre conscience. En d’autres termes, après ce traitement inconscient, nous sommes finalement conscients du stimulus.
 
Un modèle de perception visuelle en deux étapes. Un stimulus – une croix, par exemple – est présenté sur un écran. L’information sensorielle est analysée inconsciemment et en continu par des détecteurs. Les caractéristiques temporelles sont codées, tout comme la couleur et l’orientation.
 
Pourquoi l’inconscient doit rester inconscient
L’ensemble du processus, du stimulus à la perception consciente, peut durer jusqu’à 400 millisecondes. D’un point de vue physiologique, cela constitue un décalage considérable. «Le cerveau veut vous donner l’information la meilleure et la plus claire possible, et cela exige un certain temps. Il n’y a aucun avantage à vous faire connaître son traitement inconscient, parce que cela serait extrêmement déconcertant», explique Michael Herzog.
Le travail des chercheurs s’est concentré sur la perception visuelle, mais le décalage pourrait être différent pour une autre information sensorielle, auditive ou olfactive, par exemple. Ce modèle à deux phases offre une image plus complète de la manière dont le cerveau gère la conscience. Il permet de dépasser le traditionnel débat «continu contre discontinu». Mais surtout, il ouvre des perspectives sur la manière dont le cerveau traite le temps et le met en relation avec notre perception du monde.
Ce travail résulte d’une collaboration entre l’Institut des neurosciences de l’EPFL, l’Université de Zurich et l’Université d’Ulm. Il a été financé par le Fonds national suisse. Informations complémentaires:
https://documents.epfl.ch/groups/e/ep/epflmedia/www/20160412_ConsciousnessTimeSlices/Manuscript_PLoS %20Biology.pdf
 
Source: Herzog MH, Kammer T, Scharnowski F. Time Slices: What Is the Duration of a Percept ?PLoS Biology 14(4): e1002433. 12 avril 2016. DOI: 10.1371/journal.pbio.1002433
 
Prof. Michael Herzog
Laboratoire de psychophysique EPFL
Tél.: 021 693 96 46 / 021 693 16 32
michael.herzog@epfl.ch


14 Février 2015  |  Neuroscience

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