Mardis de la Philo 2015 - 1

Les Mardis de la
Philosophie
Philosophie et neurosciences en dialogue Pr émérite Marc Crommelinck Philosophie et neurosciences en dialogue 1 1 Introduc9on générale Objet des neurosciences : étude des condi9ons matérielles de possibilité de l’esprit (mind) humain (états mentaux et comportementaux) Interface entre les sciences naturelles et les sciences humaines Les principales méthodes relèvent : • anatomo-­‐physiologie du système nerveux (micro niveau) • sciences cogni9ves (macro niveau) Structure – fonc9onnement – Fonc9on De nombreuses « en9tés mentales » abordées ont été théma9sées par les principaux courants de la philosophie : • conscience et représenta9on • ac9on et inten9on • monde phénoménal et percep9on • volonté et liberté… Exercice périlleux d’un dialogue entre philosophie et neurosciences Philosophie et neurosciences en dialogue 1 2 Les exposés 1. Introduc9on : les neurosciences, bref état des lieux 2. Epistémologie des neurosciences : rela9ons corps-­‐esprit dans le cadre d’un matérialisme non réduc9onniste. Importance des concepts de causalités ascendante et descendante. Emergence et plas9cité 3. La conscience : fonc9ons mul9ples (aTen9on, inten9on, mémoire, langage…). La conscience phénoménale et la ques9on des qualia. L’inconscient neuro-­‐cogni9f. Les « neural correlates of consciousness » NCC) 4. Muta9ons culturelles et plas9cité cérébrale : à propos du numérique 5. Neurosciences et esthé9que : la construc9on d’une percep9on 3 D et la représenta9on de l’espace en peinture. Une manière d’aborder le débat Nature-­‐Culture 6. Conclusions : faut-­‐il avoir peur des neurosciences ? Quelques considéra9ons rela9ves à l’éthique sur fond d’une maîtrise annoncée du cerveau humain. Philosophie et neurosciences en dialogue 1 3 Philosophie et neurosciences en dialogue
I. Les neurosciences : bref état des lieux
L’objec9f : illustrer de manière concrète l’approche des neurosciences cogni9ves. En termes de : • Interdisciplinarité des probléma9ques • Méthodes et techniques permeTant de construire des objets spécifiques • Théories et modélisa9ons Quelques prérequis indispensables au débats ultérieurs (structures – fonc9onnement – fonc9ons) Philosophie et neurosciences en dialogue 1 4 5 Les neurosciences en deux mots Les neurosciences en deux mots : Depuis quelques décennies, développement exponen:el des modèles théoriques, des méthodes et techniques expérimentales ainsi que du contexte « philosophique ». Philosophie et neuroscience en dialogue 1 Les neurosciences en deux mots Eléments d’anatomie et de physiologie nerveuses 6 7 Anatomie & physiologie de base : l’encéphale chez l’homme Vue latérale Purves et al., 2003 8 L’encéphale chez l’homme Coupe sagiTale médiane Purves et al., 2003 L’encéphale chez l’homme Coupe sagiTale médiane Image radiologique (résonance magné9que nucléaire) chez l’homme 9 10 Ma9ère grise et ma9ère blanche Coupe frontale Coupe sagiTale médiane 11 L’encéphale chez l’homme Les neurones cor9caux répar9s en 6 couches superposées I à VI Vue latérale externe Les aires cytoarchitectoniques de Brodmann (1868-­‐1918) L’encéphale chez l’homme : les aires fonc9onnelles 12 Neurones et synapses : les niveaux cellulaire et moléculaire • La cellule nerveuse ou neurone comprend un corps cellulaire et des prolongements (dendrites et axone). Les contacts entre neurones se font au niveau des synapses. • On es9me à 100 milliards le nombre de neurones dans l’encéphale humain, chacun de ces neurones établissant de l’ordre de 10.000 connexions synap9ques. • Connec9vité synap9que de l’ensemble du système es9mée à 1015 (un million de milliards de synapses). (quelles théories -­‐ mathéma9ques, physiques... -­‐ pour étudier un système aussi complexe ?) 13 Types de neurones : morphologie Kandel et al., 4e édi@on 14 15 Fonc9onnement du neurone : le poten9el d’ac9on En abscisse : temps en ms En ordonnée : différence de poten9el électrique extra/intra en mV Kandel et al., 4e édi@on 16 Fonc9onnement du neurone : le poten9el d’ac9on (PA) Au repos, la différence de poten9el électrique extérieur/intérieur (ou poten9el de membrane) du neurone est de l’ordre de -­‐65 mV. Le PA se déclenche lorsque le poten9el de membrane aTeint le seuil de déclenchement (de l’ordre de -­‐50 mV). temps en ms Le PA cons9tue une réponse de type « on/off » survenant pendant un temps très court : ±2 ms. • Codage binaire de l’informa9on: pas de codage en amplitude. • Codage en fréquence (fréquence de décharge du neurone). • La fréquence maximale de décharge d’un neurone est d’environ 500 Hz. Purves et al., 4e édi@on 17 Neurones et synapses : fonc9onnement de la synapse La forma9on d’assemblées neuronales Purves et al., 4e édi@on Synapse au microscope électronique X 10 000 ; fente synap9que : 20nm Les objec9fs des neurosciences cogni9ves 1. En compréhension 2. En extension 18 L’objec9f des neurosciences cogni9ves : en compréhension Relier dans un enchaînement causal : • Les structures nerveuses (modules anatomiques) • Leur fonc:onnement (modalités de traitement de l’informa9on) • Les fonc:ons (mentales et comportementales) Développons un exemple de recherche : les visages 19 Un exemple : la complexité de « voir » Une formula9on du modèle de la percep:on visuelle d’après R. Gregory. La percep9on : un générateur d’hypothèses alimenté par trois flux d’informa9ons : 1. en provenance du monde extérieur (réel), 2. en provenance d’un ensemble de connaissances conceptuelles et perceptuelles (séman9que implicite), 3. en provenance d’un ensemble de règles (syntaxe implicite). Notez la présence de connexions top-­‐down, de feed-­‐back à par9r des sor9es et l’émergence d’une conscience percep9ve (qualia). 20 Un exemple : la reconnaissance des visages 21 Un exemple : le traitement des visages « Reconnaître un visage chez un être humain » c’est notamment :
• davantage que reconnaître un objet, car reconnaître une tasse ce n’est pas nécessairement
reconnaître
une tasse en particulier, alors que la reconnaissance d’un visage correspond à la
reconnaissance d’un exemplaire singulier,
• retrouver son nom et des informations biographiques...
• reconnaître le sexe de la personne, reconnaître approximativement l’âge
• être capable d’identifier l’émotion faciale,
• reconnaître le groupe ethnique,
• reconnaître plus difficilement les membres des autres groupes ethniques (le fameux « effet de
race ») car on perçoit les personnes des autres groupes comme étant plus semblables entre elles,
• être capable de mettre en correspondance un vrai visage en couleur avec une photo en noir et
blanc,
• reconnaître la personne de face et de profil,
• reconnaître son propre visage,
• une capacité qui apparaît très tôt chez l’enfant,
• une opération extrêmement rapide (largement moins d’une seconde !),
• un processus obligatoire : placé devant le visage de quelqu’un que l’on connaît, il est impossible
de décider de ne pas le reconnaître,
• une capacité étendue, on évalue de 5 à 10 000 environ le nombre de visages différents mis en
mémoire et que l’on est capable de reconnaître,
• un processus robuste dans le temps, on peut reconnaître le visage d’une personne qu’on n’a plus
vue depuis 10 ans ou plus (cette reconnaissance résiste donc à des changements),
• une reconnaissance qui ne s’appuie pas sur le langage (on est très mauvais pour décrire le visage
de quelqu’un verbalement), etc.... 22 La reconnaissance des visages : approche neurophysiologique La tâche des neurosciences cogni:ves : meTre en évidence les structures nerveuses (et leur fonc9onnement) qui sous-­‐tendent les processus mentaux impliqués dans le traitement/la reconnaissance des visages. Deux étapes : 1. Il s’agit tout d’abord de construire un modèle cogni9f de la fonc9on « reconnaissance des visages » (approche théorique de modélisa9on). 2. Ensuite il s’agit de meTre en correspondance chacun des composants cogni9fs avec un (ou des) module(s) spécifique(s), grâce notamment aux techniques d’imagerie cérébrale fonc9onnelle non-­‐invasives (EEG, IRMf). 23 24 L’acte de voir les visages : un modèle cogni9f ? .................................................... .............................................. ................................................. Décision de familiarité ................................................... Acteur britannique Série TV... .............................................. Dr House Hugh Laurie Modèle cogni@f R. Bruyer, 1994 modules fonc@onnels du traitement des visages L’acte de voir les visages : tâche des neurosciences cogni9ves Modèle cogni@f R. Bruyer, 1994 25 Implémenter ces modules fonc@onnels dans des architectures nerveuses 26 Complexité des voies visuelles centrales Les différentes dimensions de la percep9on visuelle (forme, couleur, localisa9on spa9ale, relief et profondeur, mouvement…) sont codées en parallèle au niveau de modules spécialisés répar:s sur deux grandes voies. • Voie dorsale « occipito-­‐
pariétale » code le « où » (espace, aTen9on visuo-­‐
spa9ale) • Voie ventrale (« occipito-­‐
temporale » code le « quoi » (forme, couleur, reconnaissance des objets, visages ») L’unité percep9ve, phénoménale, est une propriété émergente de l’ensemble des cartes visuelles. 27 L’acte de voir les visages : aspects neurophysiologiques V1 : aire visuelle primaire ; OFA : occipital face area ; FFA : fusiform face area ; STS : sillon temporal supérieur ; AIT : cortex inférotemporal antérieur ; AMG : amygdale ; SIP : sillon intrapariétal ; IFG : gyrus frontal inférieur ; OFC : cortex orbitofrontal Schéma établi d’après Haxby J. et al., (2000); Rossion B., (2008). In : « Prosopagnosie et autres agnosies visuelles » O. Mar@naud, Revue de Neuropsychologie, 2012 28 L’acte de voir les visages : aspects neurophysiologiques Face-sensitive areas in the IOG and MFG. Coronal, transversal and sagittal views of the
bilateral Middle Fusiform Gyrus FFA (top row) and Inferior Occipital Gyrus OFA (bottom row)
regions responding more to faces than to non-face stimuli (objects and scrambled faces) in the
group analysis of experiment 1 (P < 0.05 corrected for multiple comparisons). IRMf C. Schiltz & B. Rossion, NeuroImage, 2006 29 L’acte de voir les visages : approche holis9que G. Arcimboldo, 1527-­‐1593 L’été, 1573, Le Louvre Pol Bury, 1922-­‐2005 Mao, Ramollissements 30 L’acte de voir les visages : aspects neurophysiologiques Modifié d’après Kobatake et Tanaka, 1994 31 Neuropsychologie du traitement des visages : la prosopagnosie Des lésions des aires FFA et/ou OFA entraînent, chez l’humain, une prosopagnosie. L’objec9f des neurosciences cogni9ves : en extension Dresser un inventaire des principales fonc9ons qui cons9tuent l’architecture de base de la vie mentale et des comportements. 1. Variables d’entrée : les systèmes de percep9on 2. Variables de sor9e : les systèmes d’ac9on 3. Variables intermédiaires : • Vigilance et ATen9on • Mémoire et Appren9ssage • Représenta9ons mentales • Mo9va9ons • Emo9ons • Langage • Conscience Développement (ontogenèse) de ces fonc9ons Leur histoire évolu9ve (phylogenèse) ... 32