L’énigme de la conscience

Notre conscience est en retard sur le monde extérieur. Il nous faut du temps pour prendre conscience d’une information.
Photo: Exposition C3RV34U / LIONEL BONAVENTURE Agence France-Presse Notre conscience est en retard sur le monde extérieur. Il nous faut du temps pour prendre conscience d’une information.

On a longtemps pensé qu’il s’agissait d’une entité immatérielle distincte du corps. Les recherches actuelles montrent qu’au contraire, chaque aspect de notre pensée, y compris la prise de conscience, est le résultat d’opérations chimiques et électriques réalisées dans le cerveau.

Le fait que, complètement immobile, les yeux fermés, notre esprit puisse s’envoler et réfléchir à des concepts aussi abstraits que de complexes formules mathématiques nous porte à croire que l’esprit est distinct du corps. Difficile d’imaginer que les fonctions supérieures de l’esprit humain puissent germer des sillons du cerveau. Et pourtant, les techniques d’imagerie cérébrale ont permis de voir qu’à chaque pensée correspond une activité particulière du cerveau.

Le neuroscientifique français Stanislas Dehaene, professeur au Collège de France, a pour sa part cherché à savoir ce qui se passe quand nous prenons conscience d’une information, qu’il s’agisse d’un élément de la scène qui est devant nos yeux, d’un son que nous entendons ou d’un souvenir qui resurgit. Pour ce faire, il a conçu des expériences qui consistent à présenter un mot pendant une durée très brève, et à l’intercaler entre deux autres images de nature différente. Bien que le mot soit perçu par notre système visuel, il demeure invisible à notre conscience si sa durée est inférieure à 50 millisecondes, on dit qu’il est subliminal. Par contre, si sa durée excède 60 millisecondes, le mot accède à la conscience (il est donc supraliminal), et l’observateur affirme l’avoir vu. Lorsque la durée de présentation du mot est juste au seuil, soit aux alentours de 50 millisecondes, l’observateur le verra à peu près une fois sur deux.

Le chercheur a alors observé que la présentation subliminale autant que la présentation supraliminale du mot faisaient l’objet d’un traitement approfondi par le cortex visuel. Toutefois, lorsque le mot accédait à la conscience, survenait un embrasement intense et soudain des régions pariétales et préfrontales des deux hémisphères du cerveau. À l’instar d’autres neuroscientifiques à travers le monde, l’équipe de M. Dehaene a retrouvé ce même embrasement dans les lobes pariétaux et préfrontaux chaque fois que la personne prenait conscience d’une information, peu importe sa nature, qu’elle provienne d’un de nos sens (vision, audition, odorat, goût, proprioception), de notre mémoire, du langage parlé ou écrit, ou d’une pure abstraction. Pour Dehaene, cet embrasement d’un réseau cérébral particulier, qu’il appelle « l’espace de travail conscient », représente une signature caractéristique de l’accès à la conscience.

« L’objet qui accède à la conscience peut être physiquement présent. Dans la plupart de nos expériences, c’est le cas. Mais il peut aussi émerger de la mémoire. Au moment où vous retrouvez dans votre tête le poème ou l’équation mathématique à laquelle vous devez réfléchir, surgit le même genre d’embrasement que celui provoqué par un stimulus extérieur. Également, lorsque vous prenez conscience d’avoir fait une erreur, comme, par exemple, quand vous appuyez sur le mauvais bouton et que vous vous rendez compte que ce n’était pas ce qu’il fallait faire, survient alors exactement le même phénomène : l’information envahit subitement l’espace de travail conscient qui est le site d’intenses échanges de signaux », nous explique Stanislas Dehaene, qui était récemment l’invité du Coeur des sciences de l’UQAM.

Conscient d’une chose à la fois

Le neuroscientifique souligne aussi le fait que la conscience ne peut traiter qu’une seule information ou idée à la fois. Même si nous avons parfois l’impression de pouvoir faire deux choses en même temps, il ne s’agit que d’une illusion, fait-il remarquer. « À un instant donné, chacun de nous ne peut guère penser qu’à une seule chose à la fois. Nous ne pensons jamais vraiment simultanément à deux idées distinctes. En vérité, l’une d’entre elles accède à la conscience en premier, tandis que l’autre doit attendre que l’espace conscient soit libéré. Tandis que l’esprit se focalise consciemment sur le premier objet, il devient réfractaire à toute autre idée. Tant que dure l’analyse du premier, le second stationne dans une mémoire inconsciente », précise Stanislas Dehaene dans Le code de la conscience,un excellent ouvrage de vulgarisation qu’il a consacré aux recherches sur la conscience.

« Nous avions assurément sous-estimé le pouvoir de l’inconscient », poursuit le chercheur avant de rappeler que le cerveau traite inconsciemment une multitude d’informations en parallèle. Ainsi, au cours de l’entretien qu’il m’accorde, il m’explique que son cortex visuel traite simultanément mon visage d’intervieweuse ainsi que tous les objets qui l’entourent. En même temps, son cerveau perçoit aussi les bruits ambiants, ainsi que le son de ma voix qui l’interroge. Son corps se réajuste constamment pour maintenir son équilibre. Tous ces circuits travaillent en parallèle, mais une seule de ces différentes perceptions accède à sa conscience.

« L’idée que l’on peut faire deux choses en même temps est très largement une illusion. Le seul cas dans lequel il peut y avoir un traitement parallèle, c’est s’il y a un traitement qui est complètement automatisé, comme conduire sa voiture en même temps que nous réfléchissons à quelque chose ou que nous écoutons les nouvelles à la radio, parce que la conduite automobile a été automatisée et qu’elle est tombée dans le non-conscient », ajoute le chercheur tout en soulignant le fait que « nous surestimons le pouvoir de la conscience alors que nous fonctionnons très souvent en pilotage automatique ».

Même si « nous exagérons l’importance de la conscience », celle-ci a néanmoins une fonction importante. « L’accès à la conscience amène une information au premier plan de notre pensée et la rend ainsi disponible à l’ensemble de nos facultés intellectuelles, à diverses opérations mentales, comme le langage, la mémoire, la prise de décision », écrit M. Dehaene. L’espace de travail conscient est « un système qui permet de garder en tête une information et de l’aiguiller vers tous les systèmes qui peuvent s’en servir, en particulier les aires du langage », avance le chercheur, qui considère comme un critère essentiel de conscience la capacité d’exprimer en mots l’information dont nous sommes ou avons été conscients. « Si la personne ne peut rapporter l’information verbalement, c’est qu’elle n’était pas consciente », dit-il.

 

Lente conscience

Notre conscience est en retard sur le monde extérieur. Il nous faut du temps pour prendre conscience d’une information. « Notre cerveau est tellement plus lent qu’un ordinateur ! Il lui faut au moins un tiers de seconde pour réagir consciemment », précise l’auteur du Code la conscience. Par exemple, une image qui arrive sur notre rétine mettra 80 millisecondes pour atteindre le cortex visuel, où elle sera traitée pendant environ 200 millisecondes afin que nous puissions en reconnaître le contenu. À la suite de ces étapes non conscientes, le cerveau devra décider si l’image est suffisamment importante pour envahir l’espace de travail conscient. Et c’est ainsi qu’il aura fallu de 300 à 400 millisecondes pour que le cerveau prenne conscience de l’information. La plupart du temps, nous ne décelons pas la lenteur de notre prise de conscience. C’est seulement lorsque nous devons réagir en temps réel que nous en prenons conscience. « Si, par mégarde, vous échappez votre verre d’eau, votre conscience essaie de le rattraper, mais comme elle est en retard, elle n’y parvient pas », explique M. Dehaene, avant de spécifier que la prise de conscience peut être ralentie bien plus encore si notre esprit est absorbé ailleurs. « C’est une des raisons pour lesquelles il ne faut pas téléphoner en conduisant la voiture. Lorsque vous êtes en train de téléphoner, votre temps de réaction est beaucoup plus lent, car les événements inattendus, comme un piéton qui passe devant vous, doivent gagner l’accès à votre conscience », et ce n’est qu’après cette prise de conscience que le cerveau pourra induire le réflexe d’appuyer sur la pédale de frein.

Conscients, les bébés ?

Lorsque le professeur Dehaene et la neuropédiatre Ghislaine Dehaene-Lambertz ont recherché une signature de la conscience chez des bébés de deux mois, ils ont observé la même série d’étapes menant à la prise de conscience que chez l’adulte : une activité dans les régions visuelles témoignant du traitement des images présentées au bébé, suivie d’un embrasement global du cerveau. La prise de conscience chez le bébé survenait toutefois beaucoup plus tard que chez l’adulte. « Alors que le cerveau adulte prend environ un tiers de seconde pour prendre conscience d’une information, celui du bébé prend jusqu’à une seconde pour prendre conscience de la même information. Chaque étape de traitement semble prendre trois fois plus de temps. Tous les grands faisceaux de connexion à longue distance qui forment l’espace de travail conscient sont présents dès la naissance, mais comme ils sont encore peu myélinisés — la myéline est une membrane de lipides qui entoure et isole les fibres nerveuses —, ils ne sont pas isolés convenablement, et l’influx nerveux voyage donc beaucoup moins rapidement. », explique le chercheur.

La conscience chez les comateux

Puisque les signatures de la conscience sont détectables à l’aide de l’imagerie cérébrale, pourquoi ne pas les utiliser pour dépister de possibles traces de conscience chez les patients se trouvant dans un état végétatif, ou qui souffrent du syndrome d’enfermement (locked-in syndrome) et, dans ce cas, sont parfaitement conscients mais totalement paralysés, à l’exception de quelques subtils mouvements volontaires des yeux ou des paupières ? Cette approche commence à porter ses fruits.

Le chercheur britannique Adrian Owen, aujourd’hui à l’Université Western en Ontario, a montré à l’aide de l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMF) que le cerveau de certains patients apparemment dans un état végétatif répondait fidèlement aux ordres de l’expérimentateur : quand celui-ci leur demandait d’imaginer qu’ils jouaient au tennis, leur aire motrice supplémentaire s’activait exactement comme chez les sujets normaux. Lorsqu’on leur demandait de visiter mentalement leur appartement, les régions cérébrales impliquées dans la représentation de l’espace (le gyrus parahippocampique, la région pariétale postérieure et le cortex prémoteur) s’allumaient comme chez des volontaires sains.

Les chercheurs croient toutefois que l’électroencéphalographie (EEG) est plus prometteuse. Moins invasive et moins coûteuse que l’IRMF, l’EEG permet d’obtenir des mesures du niveau de conscience des patients tous les jours et pendant plusieurs heures. L’équipe de Stanislas Dehaene a fait la preuve de l’efficacité de cette autre technique d’imagerie cérébrale chez quelques patients en état végétatif auxquels elle présentait une série de sons identiques, interrompue soudainement par un son incongru. Comme lorsqu’on écoute un adagio et que le téléphone sonne soudainement, l’irruption du nouveau son déclenchait dans le cerveau de certains patients un embrasement cortical global, soit le signe que l’anomalie sonore était devenue consciente.

Par des enregistrements d’EEG de haute densité (avec 256 électrodes), l’équipe de M. Dehaene a ensuite montré que l’intensité des échanges d’informations à longue distance à travers le cortex constituait aussi un bon indice de l’état de conscience d’une personne. En effet, elle a observé que le partage d’informations est considérablement réduit chez les patients en état végétatif comparativement à ce qui se passe chez les patients conscients ou les sujets sains.

Les chercheurs ont également remarqué que la puissance et la synchronie des fluctuations de haute fréquence sur l’enregistrement EEG étaient un autre signe de conscience susceptible de permettre le dépistage d’une conscience résiduelle chez des patients en état végétatif.

Aider le retour de la conscience

Jusqu’en 2007, on décrétait qu’après une année passée dans un état comateux ou végétatif, il n’y avait plus aucun espoir de récupération de la conscience. Mais dans un article publié en 2007 dans la revue Nature, Nicholas Schiff, de l’Université Cornell, affirmait qu’en insérant de longues électrodes dans les profondeurs du cerveau dans le but de stimuler les noyaux du thalamus, qui projettent leurs axones en direction du cortex, il avait réussi à ramener un patient minimalement conscient à un niveau de conscience stable. « Ces systèmes ascendants en provenance du thalamus [situé dans le tronc cérébral] semblent servir de système d’allumage. Or on pense que, chez certains patients, il faut réallumer le cortex par ce biais-là », explique M. Dehaene.

Une autre approche beaucoup moins invasive qui commence à être expérimentée avec succès est la stimulation transcrânienne par courant alternatif (transcranial alternative current stimulation, TACS) qui, à l’aide d’électrodes apposées sur le scalp, fait circuler des courants à travers la boîte crânienne au-dessus du cortex frontal. « La dépolarisation et l’hyperpolarisation des neurones semblent favoriser l’entraînement des réseaux de l’espace de travail conscient », avance M. Dehaene, tout en soulignant que des essais thérapeutiques ont montré que cette approche accélère la récupération de la conscience chez certains patients.

Forte de ces différentes découvertes, l’équipe de M. Dehaene démarre un projet qui vise à mesurer en permanence et en temps réel les fluctuations de l’état de conscience des patients dans un état de conscience minimale grâce à un petit boîtier posé à leur chevet. « Ce suivi en temps réel nous permettra de stimuler le cerveau du patient au moyen de la TACS ou de stimulations auditives au moment où il s’approche du seuil de conscience », précise M. Dehaene.

«L’idée que l’on peut faire deux choses en même temps est très largement une illusion», affirme le neuroscientifique Stanislas Dehaene.

Le code de la conscience

Stanislas Dehaene, Odile Jacob, Paris, 2014, 427 pages



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