9 Decembre 2000
Jean-Paul Baquiast

Jean Delacour

Introduction aux neurosciences cognitives De Boeck Université Paris Bruxelles 1998 Collection Neurosciences et cognition, dirigée par Jean Delacour

Le Professeur Jean Delacour est responsable de  l'unité de Psychophysiologie, UFR de rattachement: BIOLOGIE ET SCIENCES DE LA NATURE
Adresse :Bât. B 7, quai St Bernard Campus Jussieu - Case 7036
Tel :01.44.27.35.23 Fax :01.44.27.69.64  delacour@paris7.jussieu.fr
http://www.ccr.jussieu.fr/p7/lab/lab132.html

Spécialiste de la neurobiologie de l'apprentissage et de la mémoire, il a publié de nombreux articles et est l'auteur de plusieurs ouvrages consacrés aux méthodes et résultats expérimentaux, ainsi qu'aux problèmes épistémologiques des neurosciences cognitives.

Autres ouvrages:
- Apprentissage et mémoire, Masson, 1987.
L'ouvrage a deux objectifs: dresser un bilan des connaissances actuelles des bases neurobiologiques de l'apprentissage et de la mémoire, proposer un modèle original des mécanismes de ces fonctions dans le système nerveux.
- Biologie de la conscience, Poche PUF; Que sais-je?
Les conceptions philosophiques contemporaines de la conscience; descriptions subjectives et objectives de la conscience; sa signification fonctionnelle; son analyse neurobiologique.
- Le cerveau et l'esprit, Poche PUF;Que sais-je?
La question du cerveau-esprit selon une approche qui tient de la psychologie philosophique et de la neurobiologie. Cinq chapitres: 1. Le cadre philosophique du problème; une définition de l'esprit - 2. L'esprit humain - 3. L'esprit animal - 4. Neurobiologie de l'esprit - 5. Le modèle des "réseaux neuronaux"
- Neurobiologie de l'apprentissage, Masson, 1978

Nous ne pouvons que recommander la lecture de l'ouvrage du Professeur Delacour à tous ceux qui veulent aborder les neurosciences cognitives, dans la perspective notamment des applications en intelligence artificielle. Sous une présentation volontairement modeste, sinon scolaire, il s'agit d'un travail dont les retombées épistémologiques ou philosophiques sont considérables. Pratiquement, toutes les pages, tous les concepts mériteraient d'être commentés ici - ce qui est évidemment impossible. Ce livre n'est évidemment pas comparable à ceux des neurophysiologistes américains que nous avons déjà présentés. Ces derniers auteurs sont à la fois plus vivants, pleins d'anecdotes, d'interventions personnelles, voire de plaisanteries. Mais ils sont aussi plus confus, surtout lorsqu'ils sont traduits en français. Un regret, que Jean Delacour ne soit pas davantage présent sur l'Internet. Ceci ne pourrait que servir à une meilleure diffusion de ses travaux.

Le livre se place sous le patronage des travaux du neurologue Dr Michael Gazzaniga  Director, Center for Cognitive Neuroscience, Dartmouth College, Hanover, NH 03755-3569 (page personnelle: http://www.dartmouth.edu/~pcn/Gazzaniga.html ) dont plusieurs ouvrages récents font le point des relations entre l'esprit et le cerveau. Citons The Mind's Past 1998  University of California Presse (voir critique de J Teixera http://www.shef.ac.uk/~phil/connex/issue04/teixeira.html)  et surtout son principal ouvrage The New Cognitive Neurosciences , 2e Edition MIT Edu http://cognet.mit.edu/Gazzaniga/

Nous nous limiterons ici à résumer le contenu du chapitre 1, Définition, domaines et bases biologiques des neurosciences cognitives.

1. Définition

Les neurosciences s'intéressent à deux domaines différents, celui de l'organisation des éléments du système nerveux (le hardware, si l'on veut) et celui des liens entre ce dernier et le comportement. Ce sont les neurosciences cognitives (NSC) proprement dites. Le premier chapitre situe les NSC par opposition à l'école behavioriste prévalente jusqu'aux années 50. Celui-ci excluait l'introspection et se limitait à l'étude des faits objectifs, ceux du comportement (Watson 1925, Skinner 1938). Les comportements eux-mêmes étaient étudiés objectivement dans le cadre du modèle stimulus-réponse SR, produisant le "réflexe". Mais ce modèle s'est révélé trop simple pour tenir compte de la variété et de la variabilité des comportements, même chez l'animal. Des variables intermédiaires VI ont été évoquées. Ce paysage a été révolutionné fin 1960 par l'arrivée de l'informatique, qui a marqué la "révolution cognitive". L'informatique, tout en restant "objective" permet de reproduire une grande part de l'activité intellectuelle de l'homme. Les informations, symboles, codes de l'informatique se sont traduits dans les NSC par le concept général et très fructueux de "représentation"

Les données subjectives ou représentations ne sont pas devenues pour autant matière à interprétation dualiste ou spiritualiste. Elles ont été étudiées, grâce à l'informatique, comme des "objets", objets mentaux, pour reprendre le terme de Jean Pierre Changeux. Delacour montre que ce travail s'est d'abord appuyé sur l'étude de l'animal, en montrant les formes complexes du psychisme de celui-ci. Un des grands mérites de l'ouvrage est en effet de ne pas faire de coupure entre l'esprit des animaux et celui des hommes, mais en montrant qu'ils s'insèrent dans une continuité évolutive.

2. La réalité des représentations.

Pour l'auteur, finalement, la notion de NSC peut se définir comme l'étude des bases neurologiques du comportement dont la description met en jeu la notion de représentation. Celle-ci repose sur une base biologique. Ainsi l'"état de faim" chez un chat se définit par certains critères biochimiques. Il engendre un comportement d'exploration, mettant en jeu des "cartes" topographiques de l'environnement, et la manipulation d'"objets" identifiés par des indices sensoriels ou autres (les différents types de nourriture disponibles). En revanche, ne relèvent pas des NSC les routines neuromotrices de type automatique ou réflexe, comme la locomotion.

Les représentations ne sont pas isolables du reste des mécanismes corporels (erreur "dualiste" à éviter) mais ne peuvent pas d'avantage se ramener à des schémas de type stimulus-réponse (erreur réductionniste).

Quatre domaines principaux constituent les NSC:
- l'aspect neurobiologique des états de vigilance et de motivation orientés vers un but.
- les "cartes mentales" et objets mentaux représentant l'environnement et les objets du monde extérieur. Chez l'homme, ceci inclura la neuropsychologie du langage.
- l'apprentissage et la mémoire  
- la modélisation du système nerveux par l'ordinateur et, à l'inverse, l'utilisation de propriétés du système nerveux pour générer de l'intelligence artificielle.

Ceci posé, l'auteur est conduit à approfondir la notion essentielle de représentation: relation entre une chose C et (nous simplifions) la trace biologique qu'elle prend dans un organisme O. La chose C peut être en fait un autre organisme. Elle peut également être l'organisme O se représentant partiellement ou totalement à lui-même (auto-représentation).

Il y a une réalité des représentations qui se sont développées sous la pression de la sélection darwinienne, comme contribuant à la survie de certains organismes et à la diffusion de leurs gènes. Delacour se place ainsi sans hésiter dans le camp des évolutionnistes darwiniens pour qui l'"esprit" est le résultat d'une sélection (vraisemblablement progressive  et graduelle) de réseaux neuronaux supportant ces mêmes représentations. La capacité de représentation a une valeur biologique, montrant comment l'organisme peut survivre. Delacour se situe là du côté de Dawkins et de Pinker dont nous résumerons ultérieurement les thèses évolutionnistes.

3. Les représentations chez l'homme.

La notion de représentation correspond à l'acception cognitive de l'état mental. Chez l'homme, on considère que celui-ci se caractérise par l'"intentionnalité", utilisée en général pour définir l'expérience consciente. Un état conscient se réfère à autre chose que lui-même. Chez les anglo-saxons, ceci se caractérise par une "attitude propositionnelle: je pense que..."

Quel est le lien entre une représentation et son objet? Est-ce un simple reflet passif produit par l'objet? Non. Dans l'approche biologique évolutive, la représentation s'insère dans la dynamique active des organismes, à partir de modèles de soi et de son action dans le monde largement indépendant des stimuli présents.

Chez l'homme, Delacour distingue clairement la notion de représentation et celle de symbole. Est symbolique, notamment chez l'homme, la représentation reliée à son objet O par un objet intermédiaire I, de type matériel ou physique. Pour parler simplement, l'on passe de la pensée non formalisée à celle traduite en mots ou autres signes reliés par des syntaxes propres à ces catégories de symboles (discours, suites de gestes, écritures, etc.). Chez l'homme, ceci conduit aux nombres naturels et aux mots, toujours réducteurs par rapport à la représentation qu'ils symbolisent, c'est-à-dire à l'objet perçu (pour ne pas parler de l'objet en soi, non représentable). Les symboles, par contre, sont précieux puisqu'ils permettent la communication, la mémorisation, le traitement, etc. Les conditions du traitement des symboles par le cerveau fait l'objet de désaccord. Autant en effet il est difficile de se représenter un état mental sous forme computationnel, autant il est facile de le faire lorsqu'il se traduit par des suites de mots ou de nombres. Mais, même en ce cas, le cerveau fonctionne-t-il comme un ordinateur séquentiel (théorie de la computation) susceptible d'être identifié physiquement?

Pour Delacour, les symbolistes (opposés aux non-symbolistes), sapent le fondement des NSC. Ils considère que la pensée est une réalité autonome dont il n'est pas possible de définir les bases biologiques, car ses contenus sont indépendants d'une implémentation dans le cerveau ou dans, par exemple, un ordinateur. Il estime que les choses sont plus compliquées, en posant trois questions:

- toutes les représentations mentales sont-elles symboliques? sa réponse est négative. La plupart des représentations, même chez l'homme très verbalisé, se traduisent par des images, affects, métaphores, images iconiques, non traduisibles par une formulation linguistique. C'est le non-symbolique qui est fondamental et qui porte le symbolique. Ainsi s'affirme la continuité, par exemple, entre l'homme et l'animal. Ceci permet également, et ce point nous intéresse ici, de justifier l'utilisation des réseaux neuronaux formels ou connexionnistes, c'est-à-dire des systèmes qui ne mettent pas en jeu des symboles manipulés par des règles explicites (pré-imposées)

- Quelle est la relation des représentations avec leur objet (valeur sémantique)? La réponse de Delacour est que cette relation fait problème (symbol grounding problem). Il serait naïf , comme les "cognitivistes", d'y voir un isomorphisme (surtout si l'on veut pousser l'isomorphisme jusqu'au détail du système nerveux:  (un potentiel d'action dans un neurone étant l'équivalent d'un neurone élémentaire). L'étude des bases biologiques du langage, y compris au niveau de la syntaxe, montrerait au contraire qu'il peut résulter de processus non-symbolique - ce que confirme l'apprentissage de règles de grammaires en intelligence artificielle par des réseaux connexionnistes. Il est possible de fonder des modèles symbolistes sur des modèles cognitivistes. Ce serait ainsi qu'au cours de l'évolution, en fonction des besoins d'adaptation à la survie, se seraient formées des représentations n'ayant qu'un lien lâche avec l'environnement, lien lâche mais suffisant pour la survie.

- Le fonctionnement de l'esprit peut-il être décrit par un ensemble fini de règles explicites? La réponse serait là encore négative. La capacité cognitive s'est formée et a évolué sous l'effet des forces aveugles de l'évolution. S'il y a des règles, elles ne sont pas compréhensibles par le cerveau. Delacour rappelle ici ce qui paraît une évidence, trop souvent oubliée semble-t-il: le cerveau ne peut se comprendre lui-même. Néanmoins, il est possible de le simuler, par la robotique et les bio-technologies, à partir de modèles expérimentaux prenant une forme partiellement et momentanément explicite. En revanche, si l'on se limite à la pensée symbolique (langage, mathématiques), là des règles explicites paraissent probables. La pensée symbolique ne manipulerait que des éléments construits par elle, et entièrement transparents. Mais même en ce cas, Church, Gödel et Turing ont montré (sauf démonstration contraire à venir) qu'il était des opérations sur les symboles dont on ne pouvait établir la conformité à des règles. Ceci n'exclut pas que la "méta cognition" au sens trivial soit possible. Chacun peut à tout moment, juger de la pertinence d'une perception ou d'un souvenir avec l'ensemble des symboles dont il dispose en mémoire.

Les modèles de soi, du monde et d'autrui chez l'homme, donc la métacognition, mettent en jeu des représentations globales, permanentes ou relativement permanentes, implicites, dépendantes les unes des autres. Celles-ci servent de fondement à la conscience de soi, à l'élaboration de plans, et plus généralement à la compréhension des messages linguistiques les plus simples. Mais les modèles du monde ainsi élaborés sont évidemment mal représentatifs de ce même monde, comme le montre les illusions perceptives sensorielles. Il est à peine nécessaire d'insister sur ce qui n'est qu'une banalité, le relativisme de la connaissance, qu'elle soit ou non plus ou moins formalisée. Il y a connaissance, mais "en résonance" plutôt qu'en correspondance point à point, avec l'univers extérieur.

L'esprit , tout en générant des représentations globales, est également modulaire, c'est-à-dire qu'il fonctionne par modules décentralisés. Il n'y a pas contradiction. Les deux formes coexistent sauf en cas de dissociation pathologique.

4. Les représentations chez l'animal

Comme indiqué précédemment, le modèle behavioriste ou Stimulus-réponse excluait l'hypothèse de représentations chez l'animal. Celles-ci ont pourtant été mises en évidence, sous forme de comportements orientés vers un but, jouant un rôle essentiel pour la survie. Plus généralement, Delacour montre avec des exemples que l'on retrouve chez l'animal les deux grandes caractéristiques de l'esprit humain: capacité de former des représentations globales et des représentations symboliques: représentation de soi, représentation d'alter égo, représentations d'objets du monde. Il est plus difficile de mettre en évidence la capacité d'activités symboliques cognitives proprement dites. Cela tient aux difficultés des animaux à apprendre des langages semblables à celui de l'homme. Il ne faut pas exclure cependant l'existence de langages ou proto-langages que nous serions encore incapables de percevoir.

5 Conclusion du premier chapitre:

Une approche biologique de l'esprit est possible, thèse que confirment les similitudes entre l'esprit humain et l'esprit animal. Il n'y a donc pas de limites théoriques aux NSC. De plus, ces similitudes justifient d'autant mieux le prolongement de ces NSC par les travaux sur les "animats" menés en utilisant systématiquement les algorithmes génétiques.

Le livre ne s'arrête pas là. Il se poursuit par plusieurs chapitres de contenus plus classique, dont quelques éléments méritent peut-être une mise à jour, mais restent globalement d'actualité (autant que nous puissions juger) et méritent une lecture attentive: - la structure et la dynamique du système nerveux - les phénomènes d'apprentissage et de mémoire - les questions (y compris philosophiques) posées par les NSC.

6 Quelques perspectives que nous suggèrent l'ouvrage de Jean Delacour

L'objet commun à tous les systèmes vivants (animal ou homme) et artificiels plongés dans un environnement donné est celui de représentation. Il traduit la façon dont l'environnement (interne ou externe) s'inscrit dans une ou plusieurs mémoires du système après avoir été saisi par un ou plusieurs capteurs de ce même système. La représentation ainsi définie est un objet physique. Cet objet peut en principe être identifié par un observateur extérieur, s'il celui-ci dispose de l'outil adéquat (mise en évidence d'une connexion entre neurones dans un tissu nerveux, d'un changement d'état dans une mémoire électronique). La représentation commande des effets eux-mêmes physiques: action sensori-motrice, activation d'autres représentations, etc. La faculté de produire et utiliser des représentations au sein d'un réseau de mise en mémoire est apparue au cours de l'évolution, compte-tenu des avantages qu'elle fournissait pour la survie.

La représentation, sous sa forme native, n'est pas connectée à un système plus global d'échange, interne ou externe, permettant de lui donner un équivalent codifié ou symbole (échange de phéromones, cris, geste, mot, phrase, formule mathématique) permettant de la comparer à d'autres au sein du système, ou de l'échanger avec d'autres systèmes. Ceci veut dire qu'au stade natif elle n'est pas susceptible d'une prise de conscience par le système ou par d'autres systèmes.

La possibilité de traduire la représentation en symboles dotés d'un sens collectif est apparue dans un second stade de l'évolution, là encore du fait des avantages pour la survie des systèmes possédant cette capacité, laquelle suppose, outre des circuits neuronaux adaptés, des moyens d'expression et de réception appropriés.

On peut imaginer que dès qu'il y a échange de symboles s'établit, en interne au sein du système ou dans les relations de ce système avec d'autres, un début de prise de conscience. Le contenu de la représentation s'insère dans les diverses bases de données mémorisées par le système et traduisant, non seulement la mémoire qu'il a de son environnement, mais les informations dont il dispose sur lui-même: proto-soi, soi biographique, soi-collectif.

Les symboles et syntaxes d'échanges entre symboles appauvrissent inévitablement les représentations natives, de même que celles-ci ont précédemment appauvri le milieu dans lequel était plongé le système. En contrepartie, elles permettent de construire des univers virtuels, à partir desquels déclencher des actions collectives, voire imaginer des contenus n'ayant pas (encore) de correspondances dans le milieu, mais susceptibles d'en prendre du fait de l'action coordonnée et méthodique des systèmes corrélés par les langages. C'est le cas dans le monde de la science, mais aussi dans celui de toutes les autres formes d'imagination créatrice.

On peut penser que plus les systèmes deviendront aptes à se donner de nouvelles représentations (par perfectionnement de leurs entrées-sorties et mécanismes de mise en mémoire), plus ces systèmes deviendront aptes à traduire ces nouvelles représentations en symboles, plus ces symboles deviendront aptes à s'interconnecter (ce qui pose le problème des innombrables besoins de traduction, tant au plan des langues proprement dites, qu'au plan plus général des communications), plus s'établira une conscience globale du monde susceptible à son tour d'auto-complexification et d'auto-création.

Dans un premier temps, concernant l'observation scientifique des représentations, plus nous serons capables d'identifier et traduire les contenus de représentations générés par les êtres vivants lors de leur interaction avec le monde extérieur, mieux nous comprendrons le monde intérieur de ces êtres vivants, et mieux nous serons capables de communiquer avec eux. C'est le vieux problème: "Qu'est-ce que cela fait d'être une chauve-souris? " Il se pose également à l'égard de l'inconscient des enfants ou des adultes, qu'ils aient ou non des difficultés de communication. Il se posera un jour vis-à-vis des représentations du monde que se donneront les robots, quand ceux-ci auront atteint des niveaux de complexité non facilement conceptualisables.

Quand nous parlons de "systèmes" dans cette perspective, nous incluons évidemment les hommes des diverses nations, collectivités culturelles et linguistiques, mais l'ensemble des animaux (voire des végétaux si certains d'entre eux paraissent aptes à générer à leur usage propre certaines représentations) et, bien entendu, l'ensemble des artefacts ou automates, notamment ceux dotés grâce à leurs réseaux connexionnistes d'apprendre et de communiquer par eux-mêmes, en s'affranchissant des cadres et contenus imposés par leurs concepteurs.