" Tous les êtres vivants connus qui subsistent, grandissent et se reproduisent sur cette planète – les arbres et les fleurs, les champignons et les champignons, la richesse extraordinaire de la vie animale, dans les eaux, dans l'air et sur terre, y compris les humains. les êtres, avec le monde immensément varié des bactéries invisibles et des protistes – tous se maintiennent et se propagent par les mêmes mécanismes, sans doute hérités d'une forme ancestrale commune. La révélation est impressionnante. C'est ainsi que la réalisation que l'incessant désir humain de comprendre a, de nos jours, révélé les secrets de la vie pour nous. "
Christian De Duve, Vie évolutive .
L'origine et l'évolution de la vie sur terre ont été décrites en termes d'émergence d'ordres de complexité hiérarchiques accélérés (Pettersson, 1996). L'histoire de la vie sur terre et l'histoire relativement brève de l'évolution biologique et culturelle de l'homme est une histoire à évolution rapide, avec de profondes implications pour la compréhension de tous les aspects du développement de notre vie.
Notamment, tout ce qui vit est constitué d'une ou plusieurs cellules, et chaque cellule vivante a évolué à partir de cellules qui vivaient sur notre planète il y a quelque 3,5 milliards d'années (De Duve, 2002). Dans un fascinant compte rendu de l'évolution, Pettersson (1996) définit neuf niveaux intégratifs d'entités naturelles: trois dans la gamme physique (particules fondamentales, atomes, molécules), trois dans la gamme biologique (entités intermédiaires, cellules ordinaires et organismes multicellulaires), et trois dans la gamme sociale (c.-à-d., les familles monoparentales, la société mulifamily, et la société des états souverains). En retraçant l'émergence temporelle d'un niveau intégrateur à partir du niveau inférieur et en utilisant des estimations de masse pour tracer le temps de doublement quantitatif des entités innovantes, Pettersson a conclu ce qui suit:
On peut soutenir que l'accélération que nous observons maintenant dans l'évolution culturelle peut faciliter davantage notre succès adaptatif en tant qu'espèce, en supposant que nous puissions gérer l'augmentation accélérée de la complexité que cette évolution culturelle implique. Dans tous les domaines de notre vie sur terre, la mesure dans laquelle nous pouvons gérer la complexité sera essentielle à notre succès futur. Ci-dessous, je veux parler du développement et du vieillissement de la vie et d'une étude récente où nous avons étudié les marqueurs biologiques de la complexité.
L'histoire de la vie humaine sur terre n'est pas seulement une histoire de complexité croissante, mais aussi une histoire de croissance démographique et de vieillissement. Depuis que les Néandertaliens ont été envahis par une vague d' Homo sapiens il y a environ 100 000 ans (Mayr, 2002), la population mondiale d'êtres humains a grandi, vieilli et vécu plus longtemps. Au tournant du XIXe siècle, la population mondiale était d'environ un milliard de personnes. En 1900, 1,7 milliard de personnes vivaient sur la planète. La population humaine a dépassé 6 milliards en l'an 2000. En 2050, on prévoit que plus de 9 milliards de personnes occuperont 148 939 100 km² de terres. Ici, ils vont coopérer et rivaliser pour survivre, s'adapter et prospérer. Les êtres humains ont connu une croissance sans précédent du fait de l'évolution des infrastructures sociales et de la culture – amélioration des conditions sanitaires et de vie, amélioration des connaissances et des équipements médicaux, changements dans l'organisation familiale, sociale, économique et politique (Moore, 1993) .
L'étude des organismes unicellulaires et multicellulaires nous dit que la vie fonctionne comme un système énergétique délicat, un système dont l'énergie est partiellement utilisée pour se maintenir, par exemple, par la nutrition, la croissance, l'excrétion, le mouvement de masse et la reproduction. , 1955). Dans chaque système vivant, il y a un travail de construction incessant de toutes sortes – l'énergie doit être gagnée de telle sorte que le travail de la vie puisse être maintenu – un travail qui compense le degré de décroissance continu et variable dans le système. L'équilibre entre le gain et la perte d'énergie dans le temps peut être décrit comme un équilibre dynamique (Bertalanffy, 1968). Les systèmes vivants soutiennent leur vie en exploitant des formes d'énergie externes. En rassemblant l'énergie et en l'utilisant de manière à se maintenir, un système vivant peut atteindre la stabilité et la cohérence requises dans les modèles de relations fonctionnelles nécessaires à l'adaptation dans un environnement changeant. En d'autres termes, le système peut constamment poursuivre la variété des objectifs du système qui contribuent à le maintenir en vie. En ce sens, les systèmes vivants peuvent être décrits comme des systèmes auto-organisés, autorégulateurs, dynamiquement stables (Bertalanffy, 1968; Kauffman, 1993).
Dans le contexte de la poursuite des objectifs du système, il n'est pas surprenant que la complexité cognitive soit adaptative dans de nombreux aspects de la vie. Dans le cadre de la dynamique évolutive plus large, la complexité cognitive, l'intelligence fluide, la rapidité de traitement et le contrôle exécutif chez Homo sapiens montrent une tendance normative croissante de l'enfance à l'âge adulte et diminuant ensuite chez les personnes âgées (Hogan, 2004). Notamment, les maladies liées à l'âge comme la démence s'accompagnent de diminutions du fonctionnement cognitif (Anderson et Craik, 2000, Grady et Craik, 2000, Hogan, 2004, Hogan et al., 2003) et certains chercheurs soutiennent que cette baisse peut être expliquée. en partie par une perte générale de complexité avec le vieillissement et la maladie (Goldberger et al., 2002, Kaplan et al., 1991, Lipsitz, 2002). Les chercheurs se sont intéressés à l'identification de marqueurs biologiques potentiels de complexité afin de mieux comprendre les trajectoires de développement de la durée de vie et nous avons récemment examiné les mesures de l'entropie EEG comme marqueurs potentiels de la complexité biologique.
L'EEG est une méthode d'imagerie cérébrale qui consiste à placer des électrodes à des points précis du cuir chevelu. Ces électrodes permettent de mesurer l'activité électrique sur différentes régions du cerveau. L'entropie des signaux EEG est un indice des caractéristiques d'irrégularité ou d'imprévisibilité de tels signaux. Il a été avancé que des biosignaux plus complexes ou imprévisibles sont révélateurs d'un système biologique plus adaptable et flexible, plus sain, plus résilient et doté d'une grande capacité globale à poursuivre divers objectifs systémiques (Goldberger et al., 2002; al., 1991, Lipsitz, 2002).
Nous avons mené une étude dans laquelle nous avons mesuré l'entropie de l'EEG chez des adultes plus jeunes, des adultes plus âgés et des adultes plus âgés cognitivement diminués qui présentaient un écart-type inférieur aux pairs d'âge et d'éducation (Hogan et al., 2012). Nous avons mesuré l'entropie électrophysiologique de chaque personne dans quatre conditions expérimentales: yeux fermés (5 minutes), yeux ouverts (5 minutes), en apprenant une liste de mots présentés sur un écran d'ordinateur, et plus tard, lors d'un test de reconnaissance de mémoire. Les métriques d'entropie ont été calculées dans six régions corticales différentes: frontale gauche, frontale droite, temporale gauche, droite temporale, pariétale gauche et pariétale droite.
Les résultats de l'étude ont révélé une augmentation significative de l'entropie des yeux fermés aux yeux ouverts à la tâche, en accord avec l'idée que les indices d'entropie sont sensibles aux augmentations des demandes de traitement de l'information. Il y avait également une tendance selon laquelle les adultes plus âgés diminués présentaient une entropie plus faible que les adultes plus âgés dans le lobe frontal, cette différence étant plus importante dans l'hémisphère gauche au cours de la phase d'encodage de l'expérience. De plus, les jeunes adultes présentaient une plus grande asymétrie hémisphérique, plus précisément, une entropie plus élevée dans le droit par rapport à l'hémisphère gauche dans le lobe temporal et une entropie plus élevée dans la gauche par rapport à l'hémisphère droit dans le lobe pariétal. Les témoins plus âgés ont également montré une différence limite entre les deux hémisphères dans le lobe temporal dans la même direction que les adultes plus jeunes, suggérant à nouveau un schéma d'asymétrie hémisphérique dans les mesures d'entropie. Cependant, les adultes plus âgés cognitivement déclinés n'ont montré aucune différence significative entre l'entropie de l'hémisphère gauche et celle de l'hémisphère droit. Nos résultats suggèrent que le déclin cognitif chez les personnes âgées n'est pas simplement lié à des niveaux inférieurs d'entropie dans les régions clés du cerveau, mais plutôt à une combinaison d'états entropiques de niveau et de différenciation à travers le cerveau (voir aussi O'Hora et al. ).
Il est important de comprendre les mécanismes qui aident à expliquer le déclin cognitif lié à l'âge et à la maladie et la perte de fonctionnement adaptatif associée. Nous croyons que les mesures de l'entropie peuvent nous fournir des informations uniques sur la nature du déclin cognitif lié à l'âge et aux maladies. Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour comprendre les liens dyamiques entre la complexité biologique et notre succès adaptatif et notre bien-être tout au long de la vie. Comprendre les facteurs qui favorisent et entretiennent la complexité et qui protègent contre le déclin cognitif lié à l'âge et à la maladie sera un objectif important pour la recherche future.
La plus grande question pour nous tous est de savoir si l'accélération que nous observons maintenant dans l'évolution culturelle peut faciliter notre succès adaptatif global et la santé et le bien-être soutenus de notre population vieillissante croissante. Nous espérons que d'ici 2050, non seulement 9 milliards de personnes occuperont 148 939 100 km² de terres, mais nous verrons une communauté mondiale où les gens vivront plus longtemps, plus heureux et en meilleure santé – une communauté où les gens se soutiennent de plus en plus et travaillent ensemble. en coopération pour promouvoir notre survie continue, l'adaptation et l'épanouissement. Bien que les êtres humains aient connu une croissance sans précédent du fait de l'évolution des infrastructures sociales et culturelles, la prochaine étape de notre évolution culturelle doit certainement impliquer des investissements plus importants et plus équilibrés dans le développement de notre vie et dans la santé et le bien-être. croissance de la population adulte âgée. Il y a peut-être un dixième niveau intégrateur d'entités naturelles au-delà des neuf définitions définies par Pettersson. Comment pensez-vous que ce dixième niveau devrait ressembler?
Michael Hogan (Twitter) et Nicola Hohensee (Twitter).
Les références
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