Déchiffrer les mystères de la perception et de la conscience
Comment le cortex humain fonctionne-t-il? Qu’est-ce qui nous rend intelligents? Comment faire pour mieux comprendre la perception consciente? Au cours de ces 20 dernières années, Matthew Larkum, professeur de plasticité neuronale à l’Université Humboldt de Berlin, s’est penché sur la relation entre les informations contenues dans le cortex et les principaux neurones qui constituent cette partie de notre cerveau. L’objectif est de comprendre les mécanismes cellulaires qui sous-tendent la capacité du cortex à relier les informations sensorielles aux expériences antérieures. Afin de poursuivre ses travaux menés au Larkum Lab, Matthew Larkum a accueilli le projet MECHPREDPRO, soutenu par l’UE, avec le chercheur principal Jaan Aru.
Une meilleure compréhension de la façon dont les cellules interprètent les informations
Le projet a débuté par l’observation selon laquelle les principales cellules de sortie du cortex — les cellules pyramidales — sont dotées de deux parties distinctes. Ces deux parties reçoivent des entrées différentes, l’une reçoit des informations générées en interne et l’autre des informations générées en externe. Matthew Larkum a longtemps émis l’hypothèse que les propriétés de ces cellules leur permettent de prévoir et d’interpréter les informations qu’elles reçoivent du monde extérieur. Si les entrées internes et externes du neurone correspondent, la cellule est mobilisée pour agir vigoureusement d’une manière qui peut être détectée en aval. En d’autres termes, une «concordance» avec l’attente est diffusée au reste du cerveau. Le principal résultat de ce projet financé par l’UE est une théorie de la conscience qui adopte la perspective cellulaire sur cet aspect mystérieux de notre vie. «Il existe de nombreuses idées intéressantes sur la conscience, dont certaines semblent un peu trop farfelues. Notre théorie est une théorie neurobiologique: nous partons des faits connus sur les processus cellulaires et nous procédons à partir de là», explique le chercheur principal Jaan Aru, dont les travaux ont été soutenus par le programme Actions Marie Skłodowska-Curie de l’UE.
L’impact des prédictions sur l’expérience consciente
Contrairement à la plupart des théories précédentes, l’article de Jaan Aru Cellular mechanisms of conscious processing publié dans Trends in Cognitive Sciences, relie la conscience aux événements au niveau cellulaire. Il suggère que la conscience dépend de l’interaction entre les différents compartiments des cellules pyramidales, modulées par des structures sous-corticales comme le thalamus. Le fait que les parties des neurones qui transportent les informations internes ont une influence cruciale sur les expériences conscientes, est conforme aux recherches montrant que l’expérience consciente est modulée par les prédictions et les connaissances préalables. «Des expériences fascinantes ont démontré que les attentes peuvent créer l’expérience d’objets qui ne sont pas réellement présents dans le monde réel. Une telle perception illusoire n’est pas seulement pathologique, mais peut également se produire chez des êtres humains en bonne santé, par exemple lorsque nous nous attendons à ce que quelque chose se produise ou que le contexte suggère qu’un objet devrait être présent», explique Jaan Aru. Les chercheurs ont en outre avancé l’idée que ces propriétés cellulaires fondamentales peuvent expliquer des phénomènes comme les rêves et la perception illusoire, que Jaan Aru explore dans son article Apical drive – A cellular mechanism of dreaming? publié dans Neuroscience & Biobehavioral Reviews. Dans les rêves, l’entrée provenant du cerveau lui-même domine la sortie des neurones sensoriels et dicte donc ce que nous vivons pendant le sommeil. La compréhension de la façon dont notre cerveau traite et réagit aux informations internes et externes nous permet de mieux appréhender la nature de la conscience humaine et il existe des applications potentielles à de telles connaissances. «Connaître ces détails nous mettra dans une position très forte pour étudier les pathologies cognitives et aussi pour contribuer au domaine florissant des réseaux neuronaux artificiels avec des suggestions d’inspiration biologique», déclare Matthew Larkum, qui a supervisé la recherche.
Mots‑clés
MECHPREDPRO, cortex, neurones, pulsion apicale, prédiction, cellules pyramidales
