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25 Avril 2002

Le Je n'est pas un robot

par Johnjoe McFadden, professeur de génétique moléculaire à l'Université du Surrey
auteur de "Quantum Evolution, The new science of life" http://www.surrey.ac.uk/qe/

Traduction de l'anglais et adaptation par Jean-Paul Baquiast

Il est facile de constater, dans la vie courante, comment facilement on se comporte de manière automatique. La conduite automobile en donne des exemples permanents. Cependant, on peut également constater qu'aux moments nécessaires, le Je conscient reprend le pilotage. On interrompt les gestes automatiques de la conduite pour introduire des séquences qui semblent relever d'une décision consciemment volontaire.

Le plus grand défi de la neurobiologie et une des questions clefs de l'intelligence artificielle consiste à comprendre ce qu'est cette prise ou reprise de contrôle du comportement par le Je. Une nouvelle théorie que j'ai formulée récemment (et qu'a présentée indépendamment la neurophysiologiste Dr Susan Pockett (http://www.phy.auckland.ac.nz/staff/pockett/), peut peut-être apporter une réponse. Elle s'inscrit évidemment dans le refus du dualisme qui postule l'existence d'un esprit indépendant de la matière.

On connaît depuis longtemps le mécanisme de la transmission de l'influx le long des voies nerveuses, qui commande à nos actions. On sait également que le déclenchement de la décharge neuronale est provoqué par le nombre et la nature des messages que reçoit en amont le neurone à travers les connexions le reliant à d'autres neurones. Mais peut-on identifier la conscience dans tous ces flux d'ions et de neurotransmetteurs ? En quoi les voies ou les modalités de transmission nerveuses qui résultent de ce que j'appelle un mouvement volontaire sont-elles différentes de celles des mouvements involontaires ?

Le problème n'a rien de trivial puisque c'est ce que nous appelons la conscience qui nous distingue des animaux et nous permet les activités les plus hautes de l'esprit humain. Si nous partageons avec les animaux une quantité considérable d'activités inconscientes, autant que nous le sachions, ceux-ci n'ont pas, du moins avec notre intensité, d'états conscients analogues aux nôtres. La question se pose aussi pour l'Intelligence Artificielle. Si celle-ci ne peut reproduire la conscience, elle ne pourra pas prétendre modéliser le cerveau humain. Comme on sait, il s'est avéré impossible d'identifier des aires cérébrales responsables de la conscience, ni même des modes d'action ou de transmission différents selon le caractère conscient ou inconscient des processus. On a pu parler de propriétés " émergentes ", mais cela ne signifie pas grand chose. La conscience reste un mystère.

Mon intérêt pour la question est venu de mes travaux sur le rôle de la mécanique quantique en biologie, lors de la rédaction du livre Quantum Evolution, The new science of life que vous avez bien voulu présenter à vos lecteurs. Le chapitre 13 de ce livre traite de l'hypothèse formulée par le mathématicien Roger Penrose, selon laquelle la conscience serait une sorte d'information non-algorithmique produite dans les micro-tubules des neurones du cerveau. Des successions d'états quantiques par milliards pourraient s'y produire dans des temps infiniment courts. Mais rien n'a pu jusqu'à ce jour confirmer une telle hypothèse. Les micro-tubules ont bien d'autres tâches à faire que du calcul quantique.

Par contre l'hypothèse de Penrose comporte une "théorie des champs" qui semble concerner la question de la synthèse consciente (binding problem). Si l'information dans notre cerveau est traitée par des milliards de neurones déchargeant en même temps, comment un flux unifié et suivi de conscience peut-il en émerger ? Pour Penrose, l'existence d'un champ quantique explique le fait que l'information distribuée puisse être unifiée par la conscience, mais si on ne retient pas les micro-tubules, d'où pourrait provenir ce champ ?

Assez remarquablement, la solution a été aperçue depuis plus d'un siècle par le physicien anglais Richard Canton, qui avait fait de nombreux enregistrements de l'activité électrique des cerveaux de chiens et de lapins. Aujourd'hui les électro-encéphalogrammes et magnéto-encéphalogrammes permettent de voir beaucoup plus de choses, et sont couramment utilisés pour mesurer et cartographier le champ électromagnétique (em) du cerveau.

Chaque fois qu'un neurone décharge, l'activité électrique associée envoie un signal au champ em. Ainsi toute l'information produite par les neurones est liée (bound) dans un système physiquement unifié, le champ em. Cette structure est faite d'énergie plutôt que de matière (la matière des neurones), mais elle est tout aussi réelle et détient précisément la même information - sous forme intégrée et unifiée.

Mais le champ em du cerveau n'est pas seulement un puits à informations. Il peut influencer nos actions, en provoquant l'activité de certains neurones, et en inhibant celle d'autres neurones. Dans l'ensemble, sa force est faible. Mais dans un cerveau en activité, les émissions d'influx laissent de nombreux neurones en état d'indécision ou équilibre instable. Ils peuvent être sensibles à de faibles variations du champ. Ceci doit être plus particulièrement le cas quand nous nous trouvons dans des situations incertaines ou ambiguës, face auxquelles les solutions pré-programmées ou réflexes ne sont plus adéquates. Alors le champ em prend le contrôle - ce qui correspond à ce que nous appelons l'apparition du libre-arbitre.

Cette théorie explique pourquoi nous ressentons différemment les actions conscientes et les actions inconscientes. Les activités câblés "en dur" dans le cerveau n'ont accès qu'au nombre limité d'informations détenues dans chaque neurone individuel impliqué. Par contre nos actions conscientes sont connectées, via le champ em, à l'ensemble du contenu informationnel du cerveau.

Cette théorie rend compte également de l'implication de la conscience dans les processus d'apprentissage. Apprendre une nouvelle activité, comme celle consistant à jouer d'un instrument de musique, montre comment les tâtonnements initiaux conscients sont progressivement transformés en actions inconscientes. Les réseaux neuronaux qui commandent ces tâtonnements sont ceux où se trouvent précisément les neurones en état d'indécision ou équilibre instable, sensibles aux faibles modifications du champ em. Ainsi, le champ peut façonner en finesse le chemin neuronal conduisant au but recherché.

Mais la plupart des neurones sont connectés par des synapses Hebbiennes qui ont résulté de décharges répétées (les neurones qui déchargent simultanément se connectent simultanément). Les petites impulsions du champ em, si elles se répètent, finissent par produire des connections durables. Au bout d'un certain temps d'apprentissage, l'influence du champ devient inutile. Le comportement inconscient a pris le relais.

Evidement, nombre d'objections viennent à l'esprit. Par exemple, pourquoi notre esprit n'est-il pas perturbé quand nous nous exposons à des champs électromagnétiques extérieurs forts ? On peut répondre que c'est parce que notre peau, notre crâne et le liquide cérébro-spinal forme une cage de Faraday très efficace. Même si des champs pénètrent notre cerveau, ils sont statiques et n'influencent pas l'activité électrique des neurones. Par contre les variations de champ externe qui perturbent le champ em du cerveau perturbent nos pensées, comme le montrent les troubles résultants de la Stimulation Magnétique Transcranienne (TMS).

Tout ceci ne constitue encore qu'une hypothèse théorique, mais un article à ma signature en cours de publication par le Journal of Consciousness Studies propose huit applications vérifiables de la théorie et montre des résultats expérimentaux évidents pour la plupart d'entre elles. Ainsi la théorie peut-elle entrer dans le domaine des propositions scientifiques sûres, en évitant le recours aux philosophes et aux mystiques.

Si la théorie se confirme, de nombreuses applications fascinantes apparaîtront concernant nos idées relatives au libre-arbitre, à la volonté, la conscience animale et ceci jusqu'à nos conceptions  de la vie et de la mort. Les neurones sont réductionnistes. Ils dissèquent l'information qu'ils reçoivent en petites parcelles sans signification. La signification est complexe et ne peut résulter que d'un système de traitement de l'information qui tienne compte de cette complexité, de façon holistique. C'est ce que permet le système proposé ici, du champ em du cerveau.

Mais la théorie trouvera aussi des applications dans le domaine de l'intelligence artificielle. Les approches actuelles visant à construire des robots pensants sont vouées à l'échec car trop réductionnistes. Un robot ne peut "comprendre" que s'il manipule des concepts entiers. Or l'architecture informatique classique s'y oppose.

Par contre, l'intérêt de nouvelles approches a été compris par les électroniciens travaillant dans certains types de circuits opto-électroniques. La lumière est une fluctuation du champ électromagnétique. La conscience artificielle n'est peut-être alors pas hors de portée de tels systèmes.

Mais alors pourquoi tous les champs em ne sont-ils pas conscients ? La question est l'équivalent de celle consistant à se demander pourquoi toute matière n'est pas vivante. La matière a des propensions pour la vie mais ne peut les réaliser que dans les structures hautement organisées des cellules vivantes. Les champs ont des propensions à la conscience mais ne peuvent les exprimer que dans l'environnement hautement structuré offert par le cerveau. C'est seulement dans les cerveaux que des champs complexes, capables de manipuler des concepts, peuvent piloter des corps. Nous ne sommes pas des robots.

Johnjoe McFadden, PhD
School of Biological Sciences
University of Surrey
Guildford,
Surrey, GU2 7XH, UK
email : j.mcfadden@surrey.ac.uk

© Automates Intelligents 2002