« Précis d'épistémologie/La modélisation du corps savant » : différence entre les versions

Donald Hebb a proposé une règle simple qui explique de nombreux apprentissages neuronaux : deux neurones connectés renforcent leur connexion lorsqu'ils sont excités ensemble. C'est une sorte de processus de renforcement par la réussite : lorsqu'un neurone A transmet un signal d'excitation à un autre neurone B, il n'est pas sûr de réussir. L'excitation de A à elle-seule n'est pas forcément suffisante pour déclencher l'excitation de B. Souvent il faut plusieurs signaux d'excitation en provenance d'autres neurones que A pour que B soit excité. La règle de Hebb énonce qu'une synapse d'un neurone excitateur est récompensée par la réussite. Elle est renforcée lorsque le neurone visé est vraiment excité.

Le mystère du contrôle génétique du développement de l'organisme et de son système nerveux est partiellement élucidé : les gènes contrôlent le métabolisme (la synthèse et la dégradation des molécules de l'organisme) par l'intermédiaire de la synthèse des ARN et des protéines. La différenciation cellulaire dépend de l'activation de gènes particuliers qui synthétisent des protéines spécifiques au type cellulaire. Les gènes contrôlent la différenciation cellulaire en contrôlant la synthèse des ARN ou des protéines qui activent ou inhibent des gènes. Les propriétés des cellules et leurs interactions dépendent de leur type cellulaire. Les gènes peuvent ainsi contrôler la prolifération, la différenciation et la migration de toutes les cellules de l'organisme lors de son développement (Wolpert, Tickle & Martinez 2015). Pour les cellules nerveuses, ils peuvent aussi déterminer la migration des terminaisons de leurs axones et construire ainsi des réseaux de neurones. Mais ils ne contrôlent ainsi que le plan d'ensemble du système. La structure fine des connexions entre neurones est épigénétique, elle dépend de l'expérience. Là encore les gènes peuvent exercer une influence sur le développement, parce que la plasticité des synapses, la façon dont elles réagissent aux divers signaux qu'elles reçoivent, peut varier en fonction du type cellulaire.

La mémoire procédurale est la mémoire d'un savoir-faire appris. L'apprentissage d'un savoir-faire consiste à construire un réseau de neurones fonctionnel. Tant que le réseau est conservé, et qu'il reste fonctionnel, le savoir-faire est conservé. La mémoire procédurale est donc la conservation des réseaux de neurones fonctionnels que nous avons construits par un apprentissage.

Une zone de convergence-divergence (ZCD) est un réseau de neurones, qui reçoit des projections convergentes en provenance des sites dont l'activité doit être mémorisée, et qui renvoie des projections divergentes vers ces mêmes sites (Damasio 1989, 2009). Lorsqu'une expérience est mémorisée, les signaux qui convergent sur la ZCD y excitent des neurones qui renforcent alors leurs connexions réciproques, en suivant la règle de Hebb, et forment ainsi un réseau auto-excitateur. Il suffit alors d'exciter à nouveau le réseau ainsi formé pour reproduire la combinaison de signaux initialement reçus. Dans un réseau auto-excitateur l'excitation d'une partie se propage à toutes les autres. De même un fragment de souvenir suffit pour réveiller l'intégralité d'une expérience mémorisée (Proust 1927). Une ZCD peut être ainsi un lieu d'enregistrement et de reproduction des souvenirs.

En plus des voies convergentes-divergentes, une ZCD peut être connectée au reste du cerveau de toutes les façons imaginables, par des signaux en entrée qui l'activent ou l'inhibent, et des signaux en sortie avec lesquels elle fait son effet sur le reste du système. En particulier les ZCD peuvent s'organiser en un système et former une sorte d'arborescence. Une ZCD peut recruter en entrée des voies convergentes issues de nombreuses autres ZCD. Elle peut ainsi faire une synthèse des capacités de détection et de production de toutes les ZCD ainsi recrutées.

Pour faire un modèle du système des ZCD, on distingue dans le système nerveux une partie périphérique et une partie centrale. La périphérie réunit les régions dédiées à la perception, à l'émotion et à l'action. L'arborescence des ZCD est organisée d'une façon hiérarchique, de la périphérie vers le centre. Les ZCD les plus périphériques ont des voies convergente issues directement de la périphérie. On se rapproche du centre en remontant les arborescences de ZCD. On peut songer à des racines qui plongent dans la terre, la périphérie, et qui se rapprochent de la base du tronc, le centre. Mais dans le cerveau, il y a de très nombreux centres. Les ZCD les plus centrales ont des voies convergentes issues d'autres ZCD, et ne sont pas recrutées par des ZCD plus centrales. Le souvenir d'un épisode de notre vie pourrait être conservé par une telle ZCD centrale. Lorsque nous revivons les perceptions, les émotions et les actions d'une expérience passée, l'excitation de cette ZCD centrale activerait toutes les ZCD subordonnées, jusqu'aux aires périphériques, et reconstitueraitsimulerait ainsi l'expérience préalablement vécue.