Le Libre Arbitre et la science du cerveau

Michael S. Gazzaniga

• Éditeur: Odile Jacob
• Année: 2013
• ISBN:
  9782738176851
• Sujet: Biological Sciences
• Sous-sujet: Neuroscience

Qu'est-ce qui, en nous, prend vraiment nos décisions? Pouvons-nous nous estimer libres alors que nous ne maîtrisons pas complètement ce qui se produit dans les tréfonds de notre esprit? Si le libre arbitre n'est qu'une illusion, sommes-nous vraiment responsables de nos actes? Grâce aux apports des neurosciences et de la psychologie de pointe, un auteur phare éclaire d'un jour nouveau un débat philosophique qui a aussi des implications morales et juridiques pour chacun de nous. Michael S. Gazzaniga est directeur du SAGE Center for the Study of the Mind, à l'Université de Californie, à Santa Barbara et président de l'Institut de neuroscience cognitive. Il a notamment publié Le Cerveau social.

CHAPITRE 1

Notre façon d’être

Il y a ce doute troublant sur notre vie de tous les jours : nous nous sentons tous des acteurs conscients et cohérents, avec nos objectifs propres et libres de faire des choix sur presque tout, et dans le même temps nous réalisons que nous sommes des machines, biologiques peut-être, mais quand même des machines, soumises comme les autres aux mêmes lois physiques de l’Univers. Ces deux types de machines sont-ils complètement déterminés, comme Einstein, qui ne croyait pas au libre arbitre, le disait, ou sommes-nous libres de choisir à notre gré ?

Richard Dawkins illustre le point de vue de la science des Lumières qui veut que nous soyons tous des machines aux lois déterminées, et il en souligne immédiatement une conséquence. Pourquoi punissons-nous les personnes qui se mettent à agresser les autres ? Pourquoi ne les considérons-nous pas comme des gens qui ont besoin d’être réparés ? Après tout, souligne-t‑il, si notre voiture ne démarre pas, nous ne la frappons pas à coups de pied. Nous la réparons.

Au lieu de la voiture, prenez un cheval qui vous expédie en l’air. Maintenant que faites-vous ? La pensée d’une bonne raclée arrive plus vite à l’esprit qu’un retour à l’écurie pour traiter le problème. Quelque chose dans la chair animée fait réagir une part humaine qui est en nous et une foule de sentiments, de valeurs, de buts, et d’intentions agitent alors notre esprit. En bref, quelque chose dans la façon dont nous sommes faits, et notre cerveau avec, semble gouverner notre comportement et notre connaissance des choses dans la vie de tous les jours. Il semble que nous soyons constitués de façon très complexe. Notre propre cerveau paraît agir à sa guise, même si nous pensons en être responsables. Et le doute s’insinue.

Notre cerveau est un système largement parallèle et distribué, avec ses propres centres de décision et d’intégration. Jour après jour, il ne s’arrête jamais de gérer nos pensées, nos désirs et notre corps. Ses millions de réseaux sont un océan de forces où aucun soldat ne reste seul à attendre les ordres. C’est aussi un système déterminé, pas un cow-boy livré à lui-même, affranchi des forces chimiques et physiques qui remplissent notre Univers. Et pourtant, ces connaissances bien modernes ne nous dissuadent en rien de penser qu’il existe un « toi », un « soi » central qui décide en chacun de nous. Et nous retrouvons le doute, avec la tâche qui nous incombe d’essayer de comprendre comment tout cela peut bien marcher.

Une bonne raison qui nous convainc que nous avons un soi intime et déterminé est de voir tout ce que peut accomplir notre cerveau. La technologie moderne et le savoir-faire des hommes sont si incroyables qu’un singe en Caroline du Nord relié à Internet et stimulé par un implant dans le cerveau peut contrôler un robot au Japon. Et, en plus, les impulsions nerveuses sont transmises plus rapidement au Japon que dans sa propre jambe ! Plus proche de nous, prenez un repas chez vous. Avec un peu de chance, vous aurez ce soir une salade locale avec des tranches de poire du Chili et un gorgonzola bien goûteux d’Italie, une côte d’agneau de Nouvelle-Zélande, des pommes de terre sautées de l’Idaho et un vin rouge de France. Combien de personnes créatives et innovantes ont collaboré pour que ce scénario puisse se réaliser ? Des tonnes. De la personne qui a pensé pour la première fois à faire pousser sa propre nourriture ou que le vieux jus de raisin était intéressant, jusqu’à Léonard de Vinci qui a dessiné la première machine volante, en passant par celle qui a mordu en premier dans ce fromage moisi en pensant que cela apportait un plus, et par les nombreux scientifiques, ingénieurs, programmeurs, agriculteurs, transporteurs, distributeurs et cuisiniers qui sont aussi intervenus dans cette chaîne. Une telle créativité ou coopération entre individus non apparentés n’existe nulle part ailleurs dans le règne animal. Ce qui est peut-être encore plus fascinant, c’est qu’il y ait des personnes qui ne voient pas beaucoup de différences entre ce que peuvent faire l’homme et les autres animaux. En fait, elles sont persuadées que leur toutou chéri, avec ses grands yeux noirs tristounets, est à deux doigts de faire publier son article « Comment manipuler votre compagnon humain sans même se lever ».

Les hommes se sont répandus à travers le monde et vivent dans des environnements extrêmement variés. Pendant ce temps, les chimpanzés sont en danger. Vous devez vous demander pourquoi les hommes ont connu un tel succès alors que nos plus proches parents vivants survivent avec peine. Nous pouvons résoudre des problèmes qu’aucun autre animal ne peut aborder. La seule réponse possible est que nous possédons quelque chose qu’ils n’ont pas. Nous avons cependant du mal à l’admettre. Arrivés au début du XXI^e siècle, nous disposons de beaucoup plus d’informations pour nous aider à répondre à certaines de ces questions, des informations dont ne disposaient pas les esprits curieux et entreprenants du passé. Et les curieux nous ont précédés depuis longtemps, car l’intérêt de l’homme dans ce que nous sommes et qui nous sommes est presque aussi vieux que l’humanité. Gravé sur le fronton du temple d’Apollon à Delphes depuis le VII^e siècle avant notre ère se trouve le conseil « Connais-toi toi-même ». L’homme a toujours été intrigué par la nature de l’esprit, du soi et de la condition humaine. D’où lui vient cette curiosité ? Ce n’est pas à cela que pense votre chien allongé dans sa niche.

Aujourd’hui, les neuroscientifiques explorent le cerveau. Ils le sondent, l’enregistrent, le stimulent et l’analysent, et le comparent avec celui d’autres animaux. Avant d’être impressionné par notre soi moderne, nous devons garder la maîtrise de notre ego. Hippocrate, au V^e siècle avant notre ère, a écrit comme s’il était un neuroscientifique actuel : « Les hommes doivent savoir que ce n’est que du cerveau que viennent la joie, les plaisirs, le rire et la plaisanterie, ainsi que les soucis, le chagrin, le désespoir et les lamentations. Et par cela […] nous acquérons aussi la sagesse et la connaissance, voyons et entendons, et savons ce qui est fautif et ce qui est juste, mauvais et bon, sucré et insipide […]. Et par le même organe, nous devenons fous et délirons, la peur et la terreur nous prennent¹. » Les mécanismes n’étaient pas vraiment connus, mais les principes étaient posés.

Je pense donc qu’il revient à la science d’expliquer ces mécanismes et nous ferons bien pour cela de retenir le conseil de Sherlock Holmes, connu pour sa méthode scientifique : « La difficulté est de détacher la substance d’un fait, un fait absolu et indéniable de son embellissement par les théoriciens et les journalistes. Puis, après s’être placé sur ces bases saines, il est de notre devoir de voir ce qui peut être déduit et sur quels points précis repose l’ensemble du mystère². »

Ce point de départ, rien que les faits, est une manière d’entamer la résolution d’une énigme et l’esprit dans lequel les scientifiques du cerveau ont commencé leurs travaux. Qu’est-ce que cette chose ? Prenons un corps, ouvrons le crâne et regardons un peu. Faisons des trous dedans. Étudions les gens ayant eu une attaque. Essayons d’enregistrer les signaux électriques que produit le cerveau. Voyons comment il développe ses connexions. Comme vous le verrez, c’est ce genre de questions simples qui a motivé les premiers scientifiques et continue d’en inspirer beaucoup. Au fil de mon récit, il va toutefois devenir évident que sans l’étude du comportement des organismes et la connaissance de ce pour quoi nos systèmes mentaux ont été sélectionnés, on ne peut espérer résoudre la question du « soi » versus la machine. Comme le grand scientifique du cerveau David Marr l’a noté, on ne peut comprendre comment fonctionne une aile d’oiseau en étudiant ses plumes. Avec l’accumulation des faits, il nous faudra leur donner un contexte fonctionnel et examiner comment ce contexte peut contraindre les éléments sous-jacents qui génèrent la fonction. Alors commençons.

Le développement du cerveau

Une expression courte et claire comme ce titre laisse croire que cela doit être facile à étudier et à comprendre, mais chez l’homme ce développement embrasse beaucoup de choses. Il comprend non seulement ce qui est cellulaire, mais aussi moléculaire, les changements dans la cognition au cours du temps, ainsi que les influences du monde extérieur. Il s’avère que cela n’est pas simple du tout, et que dégager la théorie de la substance des faits est souvent un processus long et ardu criblé de nombreux détours. C’est bien ce qui s’est produit pour la découverte des bases du développement et du fonctionnement du cerveau.

L’équipotentialité

Le début du XX^e siècle est passé par un tel détour, dont on ressent encore les répercussions dans le monde scientifique comme dans le grand public avec le débat entre l’inné et l’acquis. En 1948, dans mon université d’origine, le Dartmouth College, deux grands psychologues, l’un canadien, Donald Hebb, l’autre américain, Karl Lashley, se sont rencontrés pour discuter de la question suivante : le cerveau est-il un tableau blanc et dans une large mesure « plastique », comme on dit aujourd’hui, ou est-il contraint et déterminé d’une certaine manière par sa structure ?

À l’époque, la théorie du tableau blanc régnait depuis une vingtaine d’années et Lashley en avait été l’un de ses premiers partisans. Ce fut l’un des pionniers de l’étude par des méthodes physiologiques et analytiques des mécanismes du cerveau et de l’intelligence chez les animaux. Il procédait à certaines lésions bien précises dans le cortex cérébral de rats et mesurait leur comportement avant et après l’opération. Il trouva que la quantité de tissu cortical enlevé avait un impact sur l’apprentissage et la mémoire, mais que l’endroit opéré importait peu. Cela le convainquit que la perte d’une aptitude donnée était plus liée au volume de cortex excisé qu’à sa localisation. Il ne pensait pas qu’une lésion spécifique puisse éliminer une capacité donnée. Il proposa les principes d’action de masse (l’action du cerveau dans sa totalité détermine ses performances) et l’équipotentialité (n’importe quelle partie du cerveau peut effectuer une tâche donnée, il n’y a donc pas de spécialisation³).

Lashley, lorsqu’il étudiait à l’université, devint un bon ami de John Watson, le directeur du laboratoire de psychologie de l’Université Johns Hopkins. Watson, un béhavioriste sincère adepte du « tableau blanc », est connu pour avoir dit en 1930 : « Donnez-moi une douzaine d’enfants en bonne santé, bien formés, et mon environnement spécifique pour les élever, et je vous garantis qu’en prenant l’un d’entre eux au hasard je pourrai en faire le spécialiste que je voudrai, un médecin, un avocat, un artiste, un grand commerçant ou même, oui, un mendiant ou un voleur, indépendamment de ses talents, penchants, tendances, capacités, de sa vocation et de la race de ses ancêtres⁴. » Les principes de Lashley d’action de masse et d’équipotentialité cadraient bien avec le béhaviorisme.

Cette idée d’équipotentialité fut ensuite étayée par le travail de l’un des premiers neurobiologistes du développement, Paul Weiss. Celui-ci pensait aussi que le cerveau ne se développait pas d’une manière très spécifique et il énonça la fameuse formule « la fonction précède la forme⁵ » pour le système nerveux à la suite de résultats d’expériences où il greffait un membre supplémentaire à un triton, un amphibien de la famille des salamandres. La question était de savoir si les nerfs irrigueraient le membre de manière spécifique ou s’ils pousseraient de manière aléatoire, s’adaptant ensuite au nouveau membre avec son utilisation. Il trouva que le membre de salamandre transplanté finissait par être innervé et devenait capable d’apprendre des mouvements coordonnés avec le membre adjacent. Roger Sperry, l’étudiant de Weiss et plus tard mon mentor, résuma le principe de résonance largement admis de Weiss comme « un processus dans lequel le développement des connexions synaptiques était conçu pour être complètement non sélectif, diffus, et universel dans ses contacts en aval⁶ ». On pensait ainsi à l’époque que « tout pouvait aller » dans le système nerveux entre les neurones, qu’il n’y avait rien de structuré. Une idée que Lashley avait esquissée, les béhavioristes encouragée, et que le plus grand zoologiste de son temps approuvait.

Des connexions neuronales et neurospécifiques

Donald Hebb n’était pas convaincu. Bien qu’il ait étudié avec Lashley, c’était un penseur indépendant qui se mit à développer son propre modèle. Pour lui, ce qui était important était comment des connexions neuronales spécifiques fonctionnaient, et il s’éloigna des idées d’action de masse et d’équipotentialité. Il avait déjà rejeté les idées d’Ivan Pavlov, le célèbre physiologiste russe, qui avait considéré le cerveau comme un grand arc réflexe. Il était convaincu que les opérations faites par le cerveau pouvaient expliquer le comportement, et que la psychologie et la biologie d’un organisme ne pouvaient être séparées, une idée bien admise aujourd’hui mais inhabituelle pour l’époque. Contrairement aux béhavioristes qui pensaient que le cerveau ne faisait que réagir aux stimulations, il s’aperçut que le cerveau était toujours actif, même en l’absence de tout stimulus. Il rechercha alors un cadre pour expliquer ce fait avec les données limitées dont on disposait sur le fonctionnement du cerveau dans les années 1940.

En se fondant sur ses recherches, Hebb en vint à postuler comment cela se passait. La publication de son livre The Organization of Behavior : A Neuropsychological Theory sonna le glas du béhaviorisme strict et fut le retour à l’idée antérieure que la connectivité entre neurones était d’une grande importance. Il y écrit : « Quand un axone de la cellule A est assez près de la cellule B pour l’exciter et participe à son activation d’une manière persistante, un processus de croissance ou un changement métabolique a lieu dans l’une ou les deux cellules de sorte que l’efficacité de A en tant que cellule activatrice de B est accrue⁷. » C’est connu en neurosciences sous l’expression « les neurones qui s’activent ensemble se connectent ensemble » et forme la base des propositions de Hebb pour expliquer la mémoire et l’apprentissage. Il suggérait ainsi que des groupes de neurones qui s’activent ensemble forment ce qu’il a appelé une assemblée cellulaire. Les neurones d’une assemblée peuvent continuer à s’activer après l’événement qui les a mis en branle. Il a avancé que cette persistance était une forme de mémoire et que penser était l’activation successive d’assemblées. Pour résumer, les idées de Hebb faisaient ressortir combien l’idée de connectivité était importante et centrale. C’est encore un sujet central d’étude en neurosciences.

Hebb a focalisé son attention sur les réseaux neuronaux et sur la manière dont ils pouvaient fonctionner pour apprendre une information. Il n’a pas cherché à savoir comment ces réseaux apparaissaient, mais une des implications de sa théorie est que le fait de penser modifie le développement du cerveau. Dans des expériences faites plus tôt sur des rats et publiées en 1947, Hebb a montré que l’expérience peut affecter l’apprentissage⁸. Il a compris que sa théorie serait revue avec les nouvelles découvertes à venir sur les mécanismes du cerveau, mais son insistance à combiner biologie et psychologie avait ouvert la voie qui a conduit, en un peu moins d’une décennie, au nouveau domaine des neurosciences.

On a commencé à comprendre que lorsque l’information avait été apprise et stockée dans le cerveau, des aires spécifiques s’étaient chargées d’elle de différentes manières. Il restait cependant à savoir comment les réseaux se formaient, et plus directement encore comment le cerveau se développait.

Le travail qui a posé les fondations des neurosciences modernes et souligné l’importance de la neurospécificité fut accompli par un étudiant de Paul Weiss nommé Roger Sperry. Comment la connectivité, ou mise en lien des neurones, s’établissait le fascinait. Il restait sceptique devant l’explication par la croissance nerveuse proposée par Paul Weiss, alors que l’activité fonctionnelle jouait un rôle prédominant dans la formation des circuits neuronaux. En 1938, année du début de ses recherches, d’autres indices qui s’opposaient à la doctrine de la plasticité fonctionnelle du système nerveux sont venus de deux médecins de l’école de médecine de l’Université Johns Hopkins, Frank R. Ford et Barnes Woodall. Ceux-ci relataient leur expérience de patients dont les troubles fonctionnels, après régénération nerveuse, persistaient des années après sans amélioration⁹. Sperry a étudié la plasticité fonctionnelle chez des rats, observant comment le changement de connexions nerveuses pouvait affecter leur comportement. Il a interverti les connexions nerveuses entre les muscles opposés de flexion et d’extension de chaque pied arrière, ce qui revenait à inverser le mouvement de la cheville, pour voir si les animaux pouvaient apprendre à bouger le pied correctement comme le prédisait l’approche fonctionnaliste de Weiss. Il a été surpris de trouver que les rats ne s’adaptaient jamais, même après de longues heures d’entraînement¹⁰. Par exemple, lorsqu’ils grimpaient sur une échelle, leur pied descendait quand il devait monter et vice versa. Il avait supposé que de nouveaux circuits s’établiraient ...

Table des matières

• Couverture
• Page de titre
• Copyright
• Dédicace
• Introduction
• Chapitre 1. Notre façon d’être
• Chapitre 2. Le cerveau parallèle et distribué
• Chapitre 3. L’interprète
• Chapitre 4. Faut-il renoncer à l’idée de libre arbitre ?
• Chapitre 5. L’esprit social
• Chapitre 6. Nous sommes la loi
• Une postface
• Remerciements
• Notes
• Table des matières
• 4e de couverture