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Bruno Dubuc, Patrick Robert, Denis Paquet et Al Daigen






Mardi, 14 mai 2019
Que faire quand survient un écart entre théorie et observation ?

La science est faite de théories et d’observations, de calculs et de données empiriques. On a besoin des deux. Parce que sans cadre théorique, les données observées ne veulent rien dire. Et sans mesures ou observations empiriques pour les valider, les plus belles constructions théoriques s’effondrent. C’est ce que l’on va constater cette semaine à trois niveaux d’organisation différents. L’infiniment grand et l’infiniment petit, qui relèvent de la physique. Et l’infiniment complexe, qui relève de notre organisation cérébrale. Bref, ces trois infinis avec lesquels on n’en a jamais fini…

C’est dans la présentation du physicien Étienne Klein intitulée « la structure fondamentale de la matière : le boson de higgs » présentée à la fort intéressante chaîne vidéo Thinkerview il y a un an que je vais puiser mes premiers exemples. Klein est un excellent vulgarisateur capable de rendre accessibles des notions difficiles sans en gommer la complexité parce qu’il prend souvent le temps de faire des mises en situation historiques et épistémologiques avant d’entrer dans le vif du sujet. C’est ainsi qu’il rappelait (vers la 5e minute de sa présentation) qu’au début du XXe siècle, l’orbite de la planète Uranus ne décrivait pas exactement la trajectoire que prédisaient les lois de Newton. Comme on avait une grande confiance en la théorie newtonienne, on se dit qu’il devait probablement y avoir une planète qu’on ne connaissait pas encore et dont l’influence gravitationnelle expliquerait l’écart observé entre ce que les lois de Newton prédisaient et ce que l’on pouvait observer. Peu de temps après, en s’inspirant de ces lois, un astronome allemand aperçu effectivement, en pointant son télescope à l’endroit prévu par ses calculs, une nouvelle planète qu’on appela Neptune.

On a donc ici ce que Klein appelle une solution « ontologique » au problème auquel on était confronté car c’est par la découverte de l’existence d’un nouvel objet dans le réel que l’on a pu réconcilier le paradigme dominant, celui de Newton, avec les observations empiriques.

Même chose pour l’exemple suivant cette fois tiré du monde de l’infiniment petit, celui de la physique des particules. Il s’agit de la découverte de la radioactivité de type bêta, où un noyau d’atome va émettre un proton et un électron, ce dernier devant toujours, selon la théorie quantique, avoir la même énergie. Or les données montraient plutôt une large gamme d’énergie observable. De deux choses l’une encore une fois : ou bien on devait abandonner l’idée que l’énergie se conserve sous-tendue par la théorie; ou bien on devait imaginer un troisième corps qui devait être émis et qui expliquerait les résultats observés. Encore une fois ici, c’est cette seconde option ontologique qui permit d’expliquer le désaccord entre théorie et pratique : Pauli postula l’émission d’une troisième particule, Fermi la nomma neutrino en 1932 et il fallut attendre en 1955 pour pouvoir prouver son existence !

Mais le contraire est aussi possible, c’est-à-dire devoir changer la loi pour expliquer des données. Retour à l’astrophysique et aux planètes. Fin XIXe siècle, on s’intéressait cette fois à l’orbite de la planète la plus proche du soleil, Mercure. Et encore une fois, on trouvait une toute petite différence entre la position observée de la planète et l’endroit où elle aurait dû se trouver selon les lois de Newton. Se souvenant du cas de Neptune, on calcula donc la position que devrait avoir une planète hypothétique encore inconnue dont la gravité expliquerait la position de Mercure. On chercha à cet endroit dans le ciel, mais en vain. La solution vint d’un jeune physicien du nom d’Albert Einstein qui proposa en 1915 sa théorie de la relativité générale qui, lorsqu’appliquée à la trajectoire de Mercure, la prédisait parfaitement. Il avait donc fallu cette fois adopter une solution « législative » en développant une nouvelle théorie, celle de la relativité générale (qui est plus large que les lois newtoniennes tout en les incluant).

Dans le reste de son fascinant exposé, Klein va par la suite s’attaquer à la découverte du boson de higgs et montrer que dans ce cas, c’est à la fois une solution ontologique et normative qui a été requise.

Mais revenons aux sciences cognitives qui sont davantage le pain et le beurre de ce blogue. On utilise de plus en plus cette la notion d’écart entre quelque chose de perçu et un modèle mental sensé prédire correctement cette perception. Souvenez-vous, je vous en avait parlé il y a deux ans et demi et plus récemment avec cet article sur Karl Friston. Cette approche du cerveau comme une machine à faire des prédictions est devenu un cadre théorique très discuté depuis quelques années. Il rappelle que la finalité première d’un système vivant doit être de minimiser le désordre où l’entropie, autrement dit de maintenir sa structure, comme le disait Henri Laborit. Et cette approche dite du « predictive processing » propose que notre cerveau va donc chercher constamment à réduire l’erreur de ses prédictions. Donc un peu comme on l’expliquait plus haut en physique, il y a souvent un écart entre la perception du monde extérieur qui « monte » vers les régions supérieures du cerveau, et les modèles prédictifs de ce monde qui « descendent » à leur rencontre. Comment amoindrir cet écart dans un tel contexte cognitif cette fois-ci ?

Et bien un peu comme dans la démarche scientifique décrite plus haut, deux options s’offre au système cognitif en question : une solution « législative », en changeant le modèles théorique a priori que l’on avait du monde (modifier nos connexions synaptiques qui encodent ce modèle grâce au phénomène de plasticité neuronale); ou bien la solution « ontologique » qui va consister à changer la nature du monde, par exemple l’emplacement d’un objet qui n’était pas à la position prévue et que l’on va déplacer à l’endroit voulu en agissant alors sur l’organisation du monde extérieur. Et comme dans le cas du boson de higgs, les deux phénomènes peuvent se côtoyer de façon intime. On peut très souvent apprendre à s’adapter à une situation (changer nos modèles a priori) tout en modifiant au mieux les structures du monde extérieur pour nous faciliter la vie (ce que Friston appelle « l’inférence active » et qui correspond en gros aux solutions « ontologiques » de Klein).

Il y a dans ce rapprochement entre nos mécanismes cognitifs et le fonctionnement de la science quelque chose de profondément harmonieux, ne trouvez-vous pas ? Jean Piaget ne disait-il pas que l’enfant qui développe son cerveau en expérimentant constamment avec les objets qu’il manipule est au fond un « petit scientifique » ?

Du simple au complexe | Pas de commentaires


Lundi, 6 mai 2019
La chaise n’a pas besoin d’être électrique pour être dangereuse

On me demande souvent s’il y a des habitudes faciles à prendre pour «faire du bien» à notre cerveau. La réponse est simple, dès lors qu’on se souvient que le corps et le cerveau sont inextricablement liés. Tout ce qui fait alors du bien au corps fait donc aussi du bien au cerveau. Or on commence à très bien connaître les saines habitudes de vie qui favorise la santé du corps. Et, ô surprise, de plus en plus d’études montrent que ces mêmes comportements améliorent la santé mentale. Et l’on parle ici de choses toutes simples comme une bonne alimentation, un bon sommeil, l’absence de stress chronique et l’exercice physique dont on va parler aujourd’hui (à cela s’ajoutent la stimulation intellectuelle et les liens sociaux qui concernent peut-être plus directement le cerveau, mais ont aussi bien sûr indirectement un effet sur le corps).

Bouger fait donc du bien à notre cerveau. (Lire la suite…)

Les troubles de l'esprit, Non classé | Pas de commentaires


Mardi, 30 avril 2019
Les multiples niveaux d’organisation du vivant, plus que jamais au cœur des sciences cognitives

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J’aimerais vous parler cette semaine d’un concept fondamental pour comprendre le cerveau et, plus largement, l’ensemble de l’aventure humaine, à savoir les différents niveaux d’organisation du vivant. Mais avant, un petit détour par le site web sur lequel vous êtes actuellement et qui s’appelle comme par hasard « Le cerveau à tous les niveaux » ! Le hasard n’en est ici évidemment pas un puisque lorsque j’ai commencé cette aventure en 2002, inspiré par les travaux pionniers d’Henri Laborit en neurobiologie, j’avais voulu mettre cette idée dans la navigation même de ce site pour que les gens aient constamment le goût de découvrir ce qui se passe à d’autres niveaux d’organisation quand ils considèrent un phénomène cognitif quelconque. D’où la boîte de navigation par niveaux d’organisation qui figure en haut de chaque page de ce site. (Lire la suite…)

Du simple au complexe | Pas de commentaires


Mardi, 23 avril 2019
Trois critiques à la méditation “pleine conscience”

On entend beaucoup parler de méditation “pleine conscience” (“mindfulness », en anglais) depuis quelques années. C’est en fait devenu l’une des tendances les plus à la mode comme technique anti-stress, répertoriée tant dans lignes directrices des organismes internationaux de santé que dans les bottins locaux de cours et d’ateliers. Sans parler des applications mobiles de nombreuses compagnies qui vous permettent de méditer dans le confort de votre foyer, tout en générant annuellement des dizaines de millions de dollars de revenus pour ces compagnies. On parle même d’un milliard de profits annuels pour l’ensemble de cette industrie !

Je voudrais cette semaine présenter brièvement trois critiques qui ont été adressées à différents aspects de la méditation pleine conscience. (Lire la suite…)

L'émergence de la conscience | Pas de commentaires


Mardi, 16 avril 2019
Des juges moins influencés qu’on ne le croyait par leur taux de glucose

La science s’appuie sur des données recueillis ou les résultats d’une expérience, bref sur des faits empiriques. Mais elle s’appuie aussi sur l’interprétation de ces faits, ce qu’ils veulent dire, ce qui a bien pu les rendre possibles. Cela correspond à la section «Résultats» et la section «Discussion» des articles scientifiques. Il n’est donc pas étonnant que des membres d’un domaine scientifique particulier ne soient pas toujours d’accord avec l’interprétation que font leurs collègues de certains résultats. Cela arrive dans toutes les disciplines scientifiques, en particulier en psychologie, et en particulier quand les données sont très tranchées ou quand les corrélations sont très fortes. Et c’est d’un cas comme celui-ci dont on va parler aujourd’hui (on abordera peut-être une autre fois la crise plus large de réplication des résultats qui secoue la psychologie depuis quelques années).

Il s’agit de la fameuse expérience, souvent rapportée dans de bons médias scientifiques, de Danziger, Levav et Avnaim-Pesso publiée en 2011 sous le titre : « Extraneous factors in judicial decisions ». (Lire la suite…)

De la pensée au langage | Pas de commentaires