Encore un petit pas vers la compréhension de la conscience

De nouvelles recherches montrent que la conscience nécessite un traitement distribué.

Notre compréhension de la façon dont le cerveau génère une reconnaissance consciente augmente, et un rapport publié dans le numéro de mai de Science le développe davantage.

L’étude a examiné les réactions de décharge d’impulsion neurale du cerveau de singe à des stimuli visuels. Des électrodes ont été implantées dans les quatre zones du cortex visuel activées séquentiellement par des stimuli visuels. Le stimulus était une tache circulaire de contraste variable dans la partie inférieure gauche du champ visuel. Les singes ont été appelés quand un stimulus a été délivré, bien qu’ils aient vu ou non les variations avec le contraste du spot par rapport au fond visuel. Les singes ont été entraînés à signaler quand ils savaient qu’ils avaient vu l’endroit en déplaçant leur regard d’un point de fixation central vers l’emplacement antérieur de l’emplacement environ 450 millisecondes plus tôt. Les singes ont signalé des taches non reconnues en déplaçant le regard vers la droite du point de fixation par défaut. Les enquêteurs ont imposé le délai nécessaire à la déclaration pour éliminer la réponse, à savoir une simple saccade réflexe. Un délai plus long aurait été plus convaincant, mais cela aurait pu nuire à la mémoire de travail du singe et à sa facilité de distraction.

Comme prévu, des taches de contraste suffisantes ont provoqué une décharge d’impulsion dans chacune des quatre régions du cortex visuel. Le fait que le singe ait ou non signalé avoir réellement vu la tache dépendait de la question de savoir s’il y avait également une décharge d’impulsion accrue dans la région du cortex frontal qui avait implanté des électrodes. Il ne fait aucun doute que d’autres zones frontales non surveillées pourraient également avoir été activées dans des conditions où une reconnaissance a été signalée. Le fait est que la reconnaissance consciente nécessite l’activation d’aires cérébrales largement séparées en même temps.

Il n’a pas été démontré ici que l’activité frontale interagit avec l’activité dans les zones du cortex visuel, mais que des études dans mon laboratoire, rapportées en 2000, permettaient certainement de prédire que des l’activité électrique (EEG) sur les zones visuelles du cuir chevelu est devenue hautement synchronisée, sur une large gamme de fréquences avec de multiples zones frontales, à la fois dans l’hémisphère identique et même opposé. La figure 1 montre la topographie du changement de cohérence au moment de la réalisation pour la perception alternative.

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Source: WR Klemm

Figure 1. Le résumé topographique de la cohérence au niveau p <0,01 augmente sur les 10 chiffres ambigus, tous sujets confondus, dans la bande 25-50 Hz. Chaque carré correspond à une électrode donnée et montre comment l'activité à cet endroit est devenue plus cohérente avec l'activité à d'autres endroits au moment où le sujet a réalisé consciemment la perception alternative dans l'une des 10 figures ambiguës. De Klemm et al. (2000). Des augmentations de cohérence étendues ont également été observées dans la bande au-dessous de 25 Hz.

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Ainsi, il semble qu’un signal détectable significatif, qui ne doit pas nécessairement se limiter à la vision, active non seulement ses cibles neurales immédiates, mais que ces cellules cibles peuvent déclencher une activité déclenchée dans des zones plus frontales. La rétroaction de ces zones frontales peut créer un couplage oscillatoire verrouillé dans le temps sur de larges étendues de cortex, apparemment nécessaire pour une reconnaissance consciente. Le verrouillage temporel amplifie probablement les signaux jusqu’au seuil de réalisation consciente.

Le traitement du signal distribué ne signifie pas nécessairement que la conscience nécessite d’énormes étendues de tissu neural. Rappelons-nous, d’après les études sur le cerveau divisé menées dans le laboratoire de Roger Sperry, que même la moitié d’un cerveau peut être pleinement conscient des stimuli qu’il peut recevoir. La magie de la conscience semble se situer dans la nature qualitative du partage des données, et non dans le volume de tissu impliqué.

Ainsi, le problème majeur est de savoir comment le couplage oscillatoire de circuits autrement isolés amplifie les signaux pour qu’ils soient consciemment reconnus. “Amplify” peut être un mot trompeur, dans la mesure où il n’y a pas encore de preuve convaincante que la conscience est liée à avoir plus d’impulsions nerveuses par unité de temps. Les impulsions ne sont certainement pas plus grandes, car leur amplitude de tension est limitée par la concentration et les gradients électrostatiques. Le secret réside peut-être dans la synchronisation contrôlée des impulsions. Une forme probable d’amplification résulte de la réverbération de l’activité parmi des ensembles neuronaux cohérents, ce qui pourrait avoir pour effet de maintenir le stimulus suffisamment longtemps pour être détecté consciemment, c’est-à-dire pour que le cerveau «voie» ce que les yeux regardaient.

La conscience peut aussi être simplement une question d’amélioration du rapport signal / bruit. L’activité de réverbération, verrouillée dans le temps, devrait être plus isolée et protégée contre une activité aléatoire associée de manière non fiable à un stimulus donné. Intuitivement, c’est ce que nous ressentons dans les expériences quotidiennes. Lorsque nous regardons un arbre, le bruit cognitif de la multitude de signaux d’arbres peut nous empêcher de voir l’oiseau dans l’arbre jusqu’à ce que, accidentellement ou intentionnellement, nous puissions voir l’oiseau.

Cela nous laisse toujours une réponse incomplète. Qu’en est-il de l’amplification ou de la réduction du bruit de fond qui rend les stimuli reconnaissables? Où est le “qui” dans le cerveau qui fait la réalisation? Quand mon cerveau voit ou entend quelque chose, c’est “moi” qui le vois ou l’entends consciemment. Comment mon cerveau crée-t-il mon “je” et où est mon “moi”? Une des possibilités est que le cerveau inconscient puisse libérer un ensemble d’activités réseau unique qui fonctionne comme un avatar, donnant une fonctionnalité au cerveau. avoir. J’ai développé cette idée dans mon post “The Avatar Theory of Consciousness”.

Comment cet avatar “je” trouve un stimulus qu’il reconnaît? Est-ce la chercher, comme un projecteur balayant le cortex pour une activité induite par un stimulus? Ou peut-être que ce n’est pas “chercher” la sensation, mais plutôt déclencher une existence temporaire lorsqu’un stimulus acquiert le seuil nécessaire pour lancer la conscience. Les expériences sur les singes soutiennent cette dernière option. Même si un stimulus est reconnu, la conscience peut survivre au déclenchement. Nous réfléchissons souvent consciemment à la signification d’un stimulus momentané, l’intégrons aux souvenirs et développons des croyances, des intentions et des réponses, cognitives ou comportementales, ou les deux.

Une chose de plus doit être mentionnée. Dans les expériences sur les singes, il était clair que les singes étaient constamment réveillés, même lorsqu’ils ne détectaient pas les stimuli présentés. Ainsi, être éveillé n’est pas la même chose qu’être conscient. Nous le savons également par des expériences humaines sur la cécité inattention, qui révèlent que la conscience dépend d’une attention sélective. Le réveil est une condition nécessaire à la conscience mais pas suffisant en soi.

Les références

Van Vugt, Bram et al. (2018). Le seuil de déclaration consciente: perte de signal et biais de réponse dans le cortex visuel et frontal. Science. 360 (6388), 537-542.

Klemm, WR, Li, TH et Hernandez, JL (2000). Indicateurs EEG cohérents de liaison cognitive lors de tâches de figures ambiguës. Conscience & Cognition. 9, 66-85.