COMMENT SE REPRESENTE-T-ON
AUJOURD'HUI NOTRE CERVEAU?
Marie-Thérèse MEIN Pierre CLEMENT LIRDIS - Université Lyon 1 - 69622 Villeurbanne Cédex Equipe de Neuroéthologie, Bât. 401 C- Université Lyon 1
MOTS- CLES : Conceptions représentations cerveau analogie métaphore -modèle.
RESUME : "Gym du cerveau, le cerveau, c'est un ordinateur. Il a bien assimilé, digéré, régurgité des connaissances". Dans les médias comme dans les dessins ou les discours d'enfants, émergent des représentations très variées sur notre cerveau - Quel est le statut de "ces images": métaphore, analogie, véritable modèle? L'analyse de commentaires d'enfants, quelques documents historiques, l'interview de neurobiologistes reconnus, apportent quelques réponses qui illustrent ces concepts.
ABSTRACT ; "Mental gyrnnastic - Brain like a computer - He has weIl assintilated, digested or regurgitated knowledges". From mass-medias, like in pupil's drawing or speeches, rise up very various conceptions about our brail1.What is the status of these images? metaphor, analogy, model?
The analysis of children's comments, historical aspects, interviews of neurobiologists, bring some answers, and illustrate these concepts of metaphor, analogy and models.
INTRODUCTION
Dans le prolongement d'un travail sur les conceptions anciennes du cerveau (Mein 1987 et 1988 sous presse; Clément et Mein, 1987) nous avons rassemblé et comparé des représentations actuelles sur notre cerveau, à panir de diverses sources: - quelques documents historiques (cf biblio dans Mein 1987 et 1988 - Clément et Mein, 1987)
- auprès d'enfants de l'école élémentaire (CM2= 10 ans), qui ont dessiné le cerveau et commenté ces dessins oralement.
- quelques ouvrages de vulgarisation (Le Poncin, 1987; Lantéri-Laura,1987; Bullier, 1988).
-des interviews originales de chercheurs spécialistes de neurobiologie (Holley, 1988; Jeannerod, 1988).
Nous avons cherché à cerner l'origine et le statut des images et du langage couramment utilisés à propos du cerveau et de ses activités. Ont-ils quelques fondements scientifïques? Et dans ce cas, quel est leur statut scientifique: modèles? analogies "métaphores? Sont-ils en contradiction avec les connaissances scientifiques actuelles?
S'agit-il de modèles, constructions abstraites permettant d'extraire d'un objet concret mais complexe qLlelques unes des relations structurales pertinentes ? s'agit-il d 'an::logies, qui permettent de comprendre en montrant les points communs entre l'objetàétudier et un objet mieux connu, ou encore de métaphores où la comparaison avec l'objet est fondée sur une ressemblance plus globale et noue? Dans tous les cas, s'agit-il de simples reflets de conceptions antérieures et qui pourraient éventuellement fonctionner plutôt comme obstacle lors d'acquisitions de connaissances scientifiques relatives au cerveau?
L'analyse de l'interèt didactiq ue ou heuristique de ces concepts sort du cadre du présent travail qui se limite à les repérer à travers trois images courantes sur le cerveau: l'intestin, les muscles et l'ordinateur.
1 - Ceneau-intestin
1.1 Au niveau des enfants et de la vie courante
Les enfants du cours moyen (l0-11 ans) lorsqu'ils sont sollicités de représenter l'intérieur de leur tête, dessinent très souvent un encéphale avec un figuré rappelant un intestin, ce que nous appelons" processus entéroide" (36 cas sur 57; voir fig. 1). L'orsqu'on leur demande d'expliquer leurs dessins, ils parlent de tuyaux, de fils; unsur 57 propose le terme d'intestin: «j'ai vu àla télé, sur le cerveau, on dirait que c'est une espèce d'intestin tout mis en boule»
Il est tentant de rapprocher ces dessins de notre langage courant: nous parlons très souvent "d'assimiler" les connaissances, ou encore de "régurgiter" un savoir, "de nourrir" son esprit. Cette métaphore digestive a déjà été soulignée (Clément et
al.,1983): "Dans l'inévitable conflit entre sélection et fOffilation, la sélection renforce la stratification de représentations indépendantes où le modèle enseigné estré~ur~itéà
l'examen. La formation quant à elle, favorise une digestion réelle des modèles enseignés" (c'est nous qui soulignons). Les mêmes auteurs dans un article intitulé "quelle digestion des représentations initiales dans la pratique pédagogique" écrivent «nous employons couramment la métaphore digestive pour rendre compte de la capacité des étudiants àingérer et digérer les informations» (Clément et al. 1981 ).
Piaget lui-même ( biologiste de formation), dans Psychologie de l'intelligence ,définit un fonctionnement mental comme une assimilation: "incorporation des objets dans les schémas de la conduite, ces schémas n'étant autres que le canevas des actions susceptibles d'être répétées activement" ...
1.2 L'histoire des Sciences
L'histoire des sciences a posé le problème dans des termes comparables: c'est àla suite des travaux de Sténon au XVIIe siècle que l'on parle de "processus entéroïde" « ce qui signifie' "analogue au boyau", c'estàdire irrégulier, flasque, informe» dit G. Lantéri-Laura 1987; c'est à dire aussi, dans lequel on ne peut trouver de repères, qu'on ne peu t décrire. Cette conception sera battue en brèche par GaIl,(lS07) et l'ensemble des localisationnistes qui s'efforceront au contraire d'arriveràdes "cartes du cerveau" de plus en plus précises.
Une autre illustration de l'imagerie intestinale est donnée par Cabanis, IS02 ( in Jeannerod,1983 ):"Pour se faire une idée juste des opérations dont résulte la pensée, il faut considérer le cerveau conmle un organe particulier destiné spécialement à la produire, de même que l'estomac et les intestins contribuentàopérer la digestion..." II s'agissait à cette époque, d'une vigoureuse mise en pièce d'une philosophie trop idéaliste ou spiritualiste qui refusait au cerveau humain une participationàl'esprit.
1.3 - La Science actuelle:
1.3.1. - Une métaphore de fonctionnement.
Le dualisme chair-esprit est loin d'avoir disparu, si bien que, lors de conférences de vulgarisation scientifique sur le cerveau, des spécialistes peuvent reprendre des arguments très proches de ceux de Cabanis, il y a deux siècles: «Pour moi, le cerveau secrète la pensée comme le foie secrète la bile»(BuIlier, 1988).
11 s'agit là évidemment d'une métaphore pédagogique, car la digestion est, aux yeux d'un large public, plus proche, plus matérielle, moins mystérieuse, que la pensée: "le système digestif: ça rentre, ça sort, on sait toujours où on en est" (Jeannerod , 1988). C'est sans doute pour cette même raison, que notre langage habituel utilise autant les "images digestives". En deux siècles elles se sont banalisées et incrustées dans nos habitudes langagières, perdant ainsi, la plupart du temps, leur aspect provocateur et anti-spiritualiste initial.
Il s'agit donc ici d'une métaphore ou, àla limite, d'une analogie extrèmement globale où les informations qui nous "nourrissent" àtravers notre cerveau sont comparées aux aliments qui nous nourrissent via notre tube digestif.
1.3.2 - Une analogie de fooue:
Comme nous l'avons proposé et discuté lors des interviews que nous avons réalisées avec des neurobiologistes qui font aujourd'hui autorité sur le cerveau (Ieannerod , 1988, Holley, 1988), il est vraisemblable que les processus entéroïdes dessinés par les enfants ne puissent être rattachés à la métaphore précédente, ni aux visées "pédagogiques" évoquées plus haut.
Il s'agit plutôt d'une "évidence première", d'origine visuelle, entre tripes et cervelle, vendues au même étal du charcutier ou du boucher.
La vision superficielle de la cervelle est alors interprétée comme s'il s'agissait d'intestins compactés; le dessin du cerveau essaie de reproduire cet aspect par des bandelettes entéroïdes (voir Fig.l Cathy); ce même phénomène aurait fonctionné lors des premières recherches "anatomiques" sur le cerveau.
Cette analogie disparaît ensuite, aussi bien dans l'histoire des Sciences, avec les premièrs anatomistes nùnutieux (Willis, 1664 in Ieannerod , 1983) que dans l'élaboration des concepts sur le cerveau des élèves d'aujourd'hui, àcondition que l'occasion leur soit donnée d'observer et d'analyser plus précisement des cerveaux mieux conservés, nettoyés, voire disséqués.
1-3-3 Analogie de que]q ues fonctions précises
Une demiere possibilité d'analogies plus précises et ponctuelles existe entre le cerveau et l'appareil digestif; A.Holley,1988 nous a signalé la sécrétion des mêmes subtances chimiques, par exemple la substance P. Certaines cellules de l'épithélium intestinal sécrètent aussi un neuromédiateur, le 5 H.T.
Chacun de nos organes est constitué de cellules qui ont toutes des caractéristiques communes (membrane, noyau, notre génome propre, ... ). Mais les ressemblances pointées ici renvoient àdes spécialisations moins partagées par tous nos organes: il s'agit de sécrétions jusqu'il y a peu considérées conune spécifiques du système nerveux.
Apparemment ces fonctions communes sont très limitées et sans lien aucun avec les analogies ou métaphores précédentes( les enfants, en particulier ne peuvent les connaître).
En conclusion, les images du cerveau-intestin sont de statuts multiples: métaphores, analogies morphologiques, analogies plus précises de microfonctionnement.
2. Cerveau-muscle
2.1 1ntrod uclion
Lorsqu'en 1747, tirant les leçons matérialistes du dualisme de Descartes, La Mettrie affirma le rôle de l'organe-cerveau dans le fonctionnement de la pensée, il utilisa une métaphore restée célèbre: l'âme innée et unique de Descartes devient le principe d'action du cerveau «car le cerveau a ses muscles pour penser comme les jambes pour marcher» Le muscle est ici "l'appareil qui actionne" (in Jeannerod, 1983).
2.2 - la comparaison reste très actuelle:
En novembre 1987 est paru aux éditions Stock un ouvrage intitulé "Gymcerveau" -.(Monique le Poncin). L'hypothèse explicitée est double:
- notre cerveau n'utiliserait pas tout son potentiel: 80 % seraient inemployées -(Op.cit.p.60).
- l'entraînement permettrait de mobiliser les "zones de silence" où les neurones sont en sommeil.
2.2 a -" Y a-t-ilàvotre avis des régions non utilisées dans notre cerveau?" La question a été posée à trois chercheurs:
Jeannerod, 1988 : « C'est sans fondement réel. Peut-être cela vient-il des recherches sur les rôles variés des 2 hémisphères : l'hémisphère droit serait l'hémisphère "dormant"; en fait c'est un raccourci, une mauvaise interprétation du travail des deux hémisphères - il y a certes redondance et sur-représentation, mais rien ne justifie l'existence de "zones de sommeil"».
Holley, 1988 : « Comment formuler un pourcentage quelconque dans ce domaine? Il est certain que pour certaines tâches, le cerveau doit focaliser son attention et ne peut mener qu'un petit nombre de tâches simultanées.»
Bullier, 1988 :« Non! il n'y a pas de zones toujours silencieuses - les"cartes" du cerveau sont plus dynamiques que statiques. Oui! car il y a d'énormes capacités de récu pération.»
Avec ces trois neurobiologistes, nous nous sommes demandés d'où pouvait bien venir ce type d'affirmation que seuls 20 % du cerveau seraient employés, car elle ne parait avoir AUCUN fondement scientifique!
Ne s'agirait-il pas d'une interprétation abusive des cartes de cerveau publiées par les médias? observées en tomoscintigraphie, seules quelques zones actives sont colorées, le reste semble au repos. Mais quelques instants après, toutes les zones du cerveau peuvent être colorées et actives, sauf les zOnes de lésions évidemment. « L'anatomie fonctionnelle du cerveau marque des voies rigides, car elle se limite à quelques synapses, deux par exemple; au delà, à partir de 5 ou 6 synapses, on marquerait peut-être tout le cerveau.» (Jeannerod , 1988).
2.2 b - Et l'entraînement?
Pour Le Poncin, 1987, tout est fondé là-dessus - « Si on soumet un rat à un entraînement, on constate au niveau de l'image cartographique de son cerveau, que ses neurones silencieux se réveillent peuàpeu et leur métabolisme augmente. »
Les neurobiologistes interrogés tout en critiquant la formulation précédente, donnent d'autres arguments pour fonder l'idée d'entraînement pour améliorer les capacités cérébrales.
Holley,1988 :« Beaucoup de recherches vont dans le sens d'une amélioration de la "plasticité neuronale" par le biais de la connexion entre neurones - on a des preuves de l'enrichissement du cortex lors de l'activité neuronale...»
Jeannerod, 1988 , rappelle l'existence du "mental-scanning" des sportifs ,dans lequel une partie de l'entrainement passe par une répétition mentale des enchainements moteurs qui sont ensuite mieux réalisés.Lemême phénomène peut être observé dans une tâche non sportive comme un parcours à effectuer les yeux bandés.
2.3 - Conclusion
La comparaison muscle-cerveau est sans doute une analogie relative aux mécanismes d'apprentissage.
La "gym.du cerveau"n'est plus seulement le projet "pédagogique" d'un La Mettrie qui, au milieu du XVIlIe siècle, visait par la métaphore musculaireàétablir la matérialité des fondements de la pensée et de l'esprit dans le cerveau, en opposition aux idées spiritualistes.
En montrant que l'entrainement provoque un enrichissement en connexions synaptiques, et même une augmentation du volume de certaines zones cérébrales, la neurobiologie moderne justifie une certaine analogie entre cerveau et muscles.
Certes, cette analogie fonctionnelle présente ses limites et ses dangers; on ne peut la pousser trop avant: le volume du cerveau ne diminue pas aLitant et aussi vite qu'un muscle immobilisé! De plus, il ne s'agit, en aucun cas d'une analogie de structure: les neurones et les fibres musculaires ont en commun d'être des cellules excitables, mais l'augmentation de volume d'une fibre musculaire" qui travaille" est très clifférente de la croissance en dendrites et synapses d'un neurone.
Malgré tout, l'analogie s'avère suffisamment "performante" pour que soit assuré un certain succès commercial à la "gym. du cerveau". Le succès s'appuie sans doute sur le fait que l'analogie musculaire jOlie un rôle rassurant par rapport à notre ignorance de la structure et du fonctionnement cérébral: le cerveau es t généralement conçu comme une "boite noire" mystérieuse, un peu angoissante, alors qu'on pense mieux connaître les fonctionnements digestif ou musculaire.
3 - Le Cerveau-ordinateur
C'est l'image de notre temps :"Ie cerveau, c'est comme un ordinateur" est une phrase que l'on entend de l'école maternelle àl'Université et jusque dans les laboratoires de recherche.
3.1 Les enfants du cours moyen - (Voir fig.2).
On peut rencontrer deux niveaux:
- soit un niveau simpliste: "y a beaucoup de fils". Le cerveau est alors conçu comme la "boite noire-ordinateur".
- soit une analyse plus poussée dans le cas d'enfants qui ont accès àl'informatique:
+"ce qui est pareil: dans les deux cas, il y a une mémoire qui conserve des données"
+"ce qui est pareil encore, c'est que comme la disquette, nous pouvons redistribuer nos informations".
+" le cerveau, c'est comme l'unité centrale du nano-réseau.Le reste, c'est comme les
p'tits postes des élèves".
3.2 Les chercheurs
Dans l'histoire des idées, la comparaison cerveau-ordinateur remonte loin, avant même l'existence de véritables ordinateurs; dès 1943, Mac Culloch etPitL~ ont publié un article dans lequel l'activité de chaque neurone étant une activité tout ou rien, et chaque neurone étant connecté à beaucoup d'autres, l'activité d'un ensemble de neurones est assimilée au fonctionnement d'une machine logique; mais ce premier système trop simple ne permet de résoudre que des problèmes simples.
L'explosion de l'informatique qui a suivi, utilise des machines qui ne prétendent pas fonctionner comme le système nerveux: seules les performances sont comparables
(I.A., ...).
Depuis les années 1980, l'idée s'est installée que le cerveau ne travaille pas exactement comme les ordinateurs actuels, mais ressemble plus à une machine analogique - ou plutôt connexionniste - c'est à dire effectuant les tâches non pas successivement mais en parallèle.
Les neurophysiologistes interrogés ont tous repris cette comparaison cervau-ordinateur:
Holley,1988 parle de cerveau informatique: «c'est un système cablé qui traite de l'information, mais modulé par des signaux chimiques.»
Jeannerod ,1988 «c'est une analogie très prégnante qui éclipse toutes les autres métaphores; il y a circulation d'information, transmission d'éléments à éléments, hiérarchie dans les éléments, et enfin analogie dans les types de traitement, en particulier le besoin de plusieurs types de mémoire: mémoire de travail, mémoire de stockage." .
Bullier, 1988 :« L'analogie au niveau des composants peut se faire entre neurones et transistors qui constituent des ensembles dans une "puce". Le neurone va lentement
dans le traitement de l'information (quelques dizaines d'impulsions/seconde) contrairement aux transistors qui peuvent traiter plusieurs dizaines de millions d'impulsions par seconde mais chaque neurone est connecté àplusieurs dizaines de milliers d'autres - le traitement de l'information se fait donc en parallèle, sans horloge».
3.3 Conclusion: le cerveau-ordinateur: un modèle analogique.
Comparer le cerveau à un ordinateur est donc plus qu'une métaphore: c'est une analogie, c'est aussi un modèle avec une double pertinence:
1° Modélisation des résultats de l'activité ( cérébrale ou informatique ) avec les systèmes experts, l'intelligence artificielle etc.. c'est à dire tous les derniers développements de la génération actuelle d'ordinateurs.
2° Modélisation des mécanismes mêmes de l'activité cérébrale, avec la nouvelle génération d'ordinateurs "neuro-nùmétiques", ce qui est heuristique àla fois pour les nouvelles performances informatiques et pour une nouvelle approche dans l'étude de notre système nerveux ( le connexionisme ).
BIBLIOGRAPHIE
BULLIER J., 1988 - Les cartes du cerveau - conférence publique donnée à la Bibliothèque municipale de Lyon en Février 1988 , organisée par la Boutique des Sciences et la B.M.). COMMIOT 0.,1987 - L'ordinateuràneurones. Sciences et Avenir,479, Janvier.
CLEMENT P. , SERVERIN J.L., LUCIANI A. 1981 - Quelle digestion des représentations initiales dans la pratique pédagogique.Pédagogiques,1,3 p. 20-22.
CLEMENT P., SERVERIN J.L., LUCIANI A, 1983 - Les représentations en biologie et les objectifs de la pédagogie: digérer ou régurgiter?ActeslES 5 ,p. 453-460.
CLEMENT P. ,MEIN M.T.
d
1987 - Modèles cérébraux et comportementaux: approche historique et relations avec les modes 'apprentissage -ActeslES 9, p. 151-168.HOLLEY A., 1988 - Interview originale accordéeàP. Clément et M.T. Mein. JEANNEROO M. , 1983 - Lecerveau-machine -Ed. A. Fayard ,Paris.
JEANNEROO M., 1983 - Interview originale accordée àP. Clément et M.T. Mein. LANTERI-LAURA G., 1987 -Clefs pour le cerveau -Ed.Seghers , Paris. LE PONCIN M. ,1987 -Gym cerveau, Ed.Stück ,Paris.
MEIN M. l'., 1987 - Les représentations du cerveau -Mémoire de DEA de didactique des
disciplines sCIentifiques,Université LYON 1 ,91 p.
MEIN MT, 1988 - Les représentations du cerveau: modèles historiques. Asler ,7 ,à paraître second semestre 88.
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