De nouvelles recherches ont « filmé » le processus par lequel le cerveau éclaire une pensée essentielle à la cognition humaine. Mais nous ne savons toujours pas très bien ce qu'est une pensée.
Le cerveau est constitué principalement de neurones, des cellules nerveuses qui génèrent des impulsions électriques nécessaires à la communication. On estime que le cerveau humain compte environ une centaine de milliards de neurones.
Ces neurones subissent une activité frénétique : ils utilisent des substances chimiques appelées neurotransmetteurs pour générer des signaux électriques qui se propagent comme une onde à des milliers de neurones, ce qui conduit à la formation continue de pensées.
Même si nous savons que les pensées sont le résultat de processus neuronaux complexes qui génèrent la formation de représentations abstraites dans le cerveau, nous ne savons toujours pas très bien ce qu'est une pensée, dit-il dans Current Biology. Tim Baynephilosophe à l'Université Monash en Australie et auteur de Pensée : Une très courte introduction.
Algèbre conceptuelle
Une étude de 2015 co-écrite par des chercheurs de l'Université Harvard Steven Frankland et Josué Greene a suggéré que deux régions cérébrales adjacentes permettent aux humains de construire de nouvelles pensées en utilisant une sorte de algèbre conceptuelleimitant le fonctionnement des ordinateurs sur silicium, avec des populations neuronales distinctes représentant les réponses à des questions fondamentales de sens telles que « qui l'a fait ? et « à qui ont-ils fait ça? »
Frankland et Greene ont été les premiers à identifier des régions spécifiques du cerveau qui codent pour cela. syntaxe mentaleconcluant que le cerveau semble réutiliser les mêmes modèles dans plusieurs phrases, ce qui implique que ces modèles fonctionnent comme des symboles servant de base à la formation des pensées.
Cette capacité à utiliser une série de concepts reproductibles pour formuler de nouvelles pensées pourrait faire partie de ce qui rend la cognition humaine unique et exceptionnellement puissante, selon les deux chercheurs.
Cependant, comprendre comment les pensées se forment dans le cerveau reste l’un des plus grands défis qui persistent dans le domaine des neurosciences.
De nouvelles informations pour le mystère
Une nouvelle étude, réalisée par l'Institut Zuckerman de Columbia et publiée dans la revue Nature, propose quelque chose de nouveau à ce mystère : a capturé la vision la plus claire à ce jour de la façon dont les cellules cérébrales représentent le raisonnement inférentielc'est ce qui permet de tirer des conclusions sur la base des informations ou des données reçues, en utilisant des raisonnements et des hypothèses. C'est comme si nous avions filmé le processus par lequel le cerveau éclaire une pensée critique pour la cognition humaine.
« Ce travail clarifie les bases neuronales de la connaissance conceptuelle, essentielle pour raisonner, faire des déductions, planifier et même réguler les émotions », explique-t-il. Daniel Salzmanco-auteur de l'article Nature.
En utilisant des enregistrements électriques de plus de 3 000 neurones chez 17 volontaires épileptiques, les chercheurs ont pu surveiller comment les cellules cérébrales mettent en œuvre un processus d'apprentissage essentiel au raisonnement inférentiel ou déductif.
Essais et erreurs
Dans l'expérience, les participants devaient découvrir, par essais et erreurs, les associations correctes entre les images (de voitures ou de fruits) et la pression sur un bouton gauche ou droit.
Au fur et à mesure que les participants apprenaient ces associations, les chercheurs ont modifié les règles, obligeant les volontaires à en déduire de nouvelles.
Ce processus a permis aux scientifiques d'observer comment le cerveau résume et représente ces déductions, en particulier représentations abstraites qui émergent dans les neurones de l'hippocampe lors du raisonnement inférentiel. Nous créons constamment des représentations abstraites pour faire référence aux propriétés ou caractéristiques des choses et des phénomènes que nous observons quotidiennement.
Les scientifiques comparent les tâches de l'expérience des volontaires avec les déductions que nous faisons constamment, sans nous en rendre compte, dans la vie quotidienne, comme celles que font souvent les touristes lorsqu'ils voyagent à Londres : ils supposent que les voitures roulent à gauche, donc il faut regarder à droite quand on veut traverser une rue. C’est le même processus déductif que celui vécu par les volontaires de l’expérience.
Géométrie neuronale
Les chercheurs ont caractérisé le géométrie représentationnelle en 3D de populations de neurones de l'hippocampe, de l'amygdale, du cortex frontal médial et du cortex temporal ventral de patients neurochirurgicaux formés au cours de l'expérience.
De cette manière, ils ont découvert que des représentations abstraites émergent dans les neurones de l’hippocampe humain lors de déductions logiques, ce qui suggère que les géométries de représentation abstraites sont également importantes pour la cognition complexe.
Cette nouvelle étude permet de mieux comprendre comment le cerveau humain est capable de faire des déductions et de s'adapter à des environnements changeants grâce à l'action de réflexion de la cognition, concluent les auteurs de ces travaux.
Mais, bien entendu, cela ne dissipe pas tous les doutes qui existent sur la nature et la formation des pensées qui nous amènent à prendre des décisions, des plus triviales aux plus transcendantales, tant pour nous-mêmes que pour les autres.
Repenser la pensée
Nous sommes toujours là-dedans marais cognitif ce qui nous conduit souvent à des situations douloureuses provoquées par nos décisions, dont nous ne savons plus tard comment sortir.
Nous ne pouvons que supposer ce qu'il a dit Goethe dans Faust il y a 200 ans : tout ce qui mérite réflexion a déjà été pensé ; tu dois juste essayer d'y penser à nouveau. Nous devrons peut-être même repenser ce qu’est une pensée, suggère la nouvelle recherche.
La géométrie neuronale que Salzman et son équipe apportent dans les processus de formation de la pensée est peut-être un bon indice pour nous clarifier et pouvoir sortir du labyrinthe mental dans lequel nous vivons.
Référence
Des représentations abstraites émergent dans les neurones de l'hippocampe humain lors de l'inférence. Christos S. Courellis et al. Nature (2024). DOI :https://doi.org/10.1038/s41586-024-07799-x.
