Le fonctionnement du cerveau

1. INTRODUCTION

La compréhension du cerveau est l’un des problèmes les plus passionnants et les plus difficiles auxquels est confrontée la science à l’aube du XXIème siècle. Cette recherche est d’autant plus passionnante que c’est la conception que nous avons des relations entre cerveau et pensée, matière et esprit qui conditionne très largement, que nous en ayons conscience ou non, notre vision de l’Homme, de sa nature, de sa relation au monde, de sa santé et de sa maladie.

Le cerveau est l’organe par lequel nous percevons le monde qui nous entoure. En fait, nous ne percevons pas la réalité du monde physique mais l’interprétation qu’en donne le cerveau. L’illusion est notre vêtement naturel. « Cela ne devrait pas constituer une surprise, déclare l’éminent cybernéticien HEINZ VON FOERSTER, car en fait il n’y a ni lumière, ni couleur « en soi », il y a seulement des ondes électromagnétiques. En soi, il n’y a pas de son et pas de musique, il n’y a que des variations momentanées de la pression de l’air. Il n’y a pas de chaud et pas de froid, mais seulement des molécules en mouvement avec plus ou moins d’énergie cinétique et ainsi de suite…
L’environnement que nous percevons est une invention de notre part ».

Des questions fondamentales se posent : comment le cerveau fait-il pour analyser l’incroyable variété de ce monde plein de stimuli ? Est-il un super-ordinateur ou quelque autre machine géante ou bien encore plus que cela ? Quelle est la relation entre le cerveau matériel et ce qui apparaît comme non matériel, la conscience ? Comment définir la conscience qui est elle-même le seul instrument que nous ayons pour évaluer la conscience ? Nous voici engagés dans un labyrinthe sans fin où l’image d’un miroir reflète indéfiniment le même miroir. Cette situation est comparable à la difficulté rencontrée par HEISENBERG pour mesurer les systèmes atomiques. L’observateur affecte l’observé. Le penseur affecte la pensée.

2. MODÈLE INFORMATIQUE DU FONCTIONNEMENT DU CERVEAU

Dans ce modèle classique, le cerveau fonctionne suivant les mêmes lois et principes qu’un grand ordinateur. Les neurones qui sont des parties constituantes séparées, coopèrent d’une façon ordonnée, mécaniste, respectant les lois déterministes de la physique classique.

Le fonctionnement du cerveau est, selon ce modèle, illustré par les travaux récents sur la vision d’une « pomme ».

Il existe une analogie saisissante entre le fonctionnement de l’ordinateur et celui du cerveau. L’ordinateur est capable de réaliser des opérations très complexes, mais il lui manque l’imagination, la créativité et la spontanéité. Les chercheurs contemporains reconnaissent d’une façon unanime, aujourd’hui, que le modèle informatique du cerveau qui ne s’intéresse qu’à la nature séparée des choses –des neurones en particulier- ne peut expliquer, de façon satisfaisante, le fonctionnement du cerveau puisqu’il ne donne aucune information sur la physique de la conscience.

3. APPROCHE QUANTIQUE DU FONCTIONNEMENT DU CERVEAU

a. INTRODUCTION

Aujourd’hui, le modèle qui représente le cerveau est une sorte d’usine ou chaque machine ou processus est logé dans un endroit donné. L’établissement de cette corrélation entre cerveau et comportement reçut une impulsion considérable grâce aux travaux de WILDER PENFIELD de L’INSTITUT DE NEUROLOGIE DE MONTRÉAL. Les recherches de Penfield ont permis de supposer que les fonctions occupaient une région particulière du cerveau.

Mais la foi dans la localisation des fonctions du cerveau et, en particulier, de la mémoire fut durement ébranlée par les travaux de KARL SPENCER LASHLEY. Il montre, en effet, qu’un rat dont on avait retiré 80% du cortex visuel pouvait encore réagir à des sensations optiques et q’un chat pouvait conserver sa vision après qu’on lui ait retiré 98% du nerf optique. De même, des individus accidentés ayant subi de sévères lésions cérébrales s’en sortaient parfois avec des incapacités peu importantes. La mémoire devenait imprécise, mais il n’y avait pas toujours de lacunes définies. D’une certaine manière, la mémoire devait être « délocalisée » dans le cerveau. Les cartes de correspondance entre comportement et fonctions cérébrales se révèlent donc elles-mêmes n’être que des approximations.

Ces expériences suggèrent alors l’idée révolutionnaire que chaque cellule cérébrale doit non seulement avoir sa mémoire propre, mais possède en mémoire le cerveau tout entier.

b. LE CERVEAU HOLOGRAPHIQUE

L’interconnexion de toutes les cellules du cerveau révèle les mêmes propriétés de champs que celles qui existent entre les particules indiscernables de l’expérience de YOUNG. Peut-être est-ce là que se trouve le secret du lien entre matière et esprit . Pour HARRIS WALKER, du CENTRE DE RECHERCHE ÉLECTRONIQUE DE LA NASA, certains phénomènes quantiques ont lieu dans le cerveau et le champ qui y est peut être dû à un processus de « tunneling » de la mécanique quantique.

Pour comprendre la nature exacte de la transformation qui se produit entre le monde extérieur et le cerveau, KARL PRIBRAM et d’autres neurologues ont entrepris la démarche visant à introduire l’analogie holographique dans la science du cerveau.

L’hologramme est une sorte de photographie en relief dont l’essence réside dans les figures d’interférences inscrites dans la plaque holographique à l’aide de faisceaux lasers.

L’image holographique présente une particularité intéressante : si vous coupez en deux l’image holographique d’une rose, par exemple, vous obtiendrez deux images complètes de la même rose. Vous pouvez reproduire cette opération et vous obtiendrez quatre rose, huit roses, etc… Car chaque fragment de l’image contient l’image en entier. Comme chaque portion de la photo-holographie contient la totalité de l’image et que cette portion ne peut être saisie qu’en rapport avec tous les autres fragments de l’image dans son ensemble, il est possible de dire que l’image holographique possède une certaine propriété de « champ ».

KARL PRIBRAM et d’autres chercheurs défendent avec insistance le concept du cerveau holographique.

« D’une manière analogue, selon l’hypothèse de PRIBRAM, écrit JOHN BRIGGS, les synapses du cerveau contenir des milliers d’images holographiques. Il y a dans le cerveau des millions de synapses. Ce modèle pourrait rendre compte du phénomène d’association – comme une image, une expérience ou une idée en rappelle une autre semblable, comme la perception conduit à la pensée, puis à la perception, puis à la pensée dans le courant de la conscience selon un constant désenfouissement et réenfouissement des souvenirs enregistrés sous une forme holographique ».

Comme un lent courant électrique circule constamment entre les synapses dans tous le cerveau, il est possible, pense PRIBRAM, que la mémoire holographique ne soit pas stockée comme des images figées par la plaque photographique mais qu’elle soit portée par ce flux constant d’activité électrique.

c. THÉORIE DE KARL PRIBRAM

Selon la théorie de la transformation de FOURIER, une vibration quelconque ou une note de n’importe quel instrument par exemple ou même d’un orchestre tout entier peut être reproduite avec exactitude par addition de vibrations sinusoïdales simples formant une série d’harmoniques. Le scientifique russe NIKOLAÏ BERNSHTEIN a montré, de son côté, que le mouvement et l’action physique pouvaient être soumis à une analyse de FOURIER, c’est-à-dire traduit mathématiquement en fréquences ou en ondes sinusoïdales. Réciproquement, à partir d’ondes sinusoïdales, on peut réaliser la synthèse. Des résultats expérimentaux laissent supposer que ce processus a lieu dans le cerveau. Le physicien KARL PRIBRAM estime qu’une grande partie des mécanismes fondamentaux du cerveau consiste à traduire l’expérience perceptuelle en transformées de FOURIER. C’est ainsi qu’au niveau de l’appareil visuel, il semble que les cellules du cortex visuel ne réagissent pas à la configuration des structures mais aux composantes de FOURIER de cette configuration.

La décomposition d’une onde complexe en ses composantes de FOURIER est d’une application parfaitement générale. La théorie de la transformation de FOURIER peut donc s’appliquer à la fonction d’onde complexe qui décrit l’état d’un système quantique.

L’onde principale peut donc être considérée comme résultant de la superposition de plusieurs états propres.