À quoi sert le cerveau ? Les neurosciences du mouvement et la boucle perception-action

1/4h LabO #102 · Regarder l'épisode sur YouTube

Et si le cerveau ne captait pas le monde, mais le faisait émerger ? Dans ce 1/4h LabO #102, Pierre Dufraisse retourne la question avec Romain et Adrien. Un détour par les neurosciences du mouvement, du couplage perception-action à l'énaction de Varela, pour qui entraîne le geste.

À quoi sert le cerveau ? Le piège du cerveau-machine

Le premier réflexe, quand on débute, consiste à appréhender le cerveau et l'être humain comme une machine à part. Un objet qu'on isole, qu'on essaie de comprendre pièce par pièce. Ça se comprend : on n'a jamais vu l'intérieur de notre crâne, donc on est obligé de se le représenter, exactement comme on se représente l'atome avec son système planétaire.

Le souci, c'est que ces représentations rendent service tout en trompant. Le modèle de l'atome reste faux même s'il nous aide à penser. Le modèle du cerveau-machine joue le même tour : il nous donne une prise mentale, et dans le même mouvement il nous éloigne du fonctionnement réel. Tout l'enjeu de l'épisode tient là, sortir de l'image commode pour regarder ce que le cerveau fait concrètement dès qu'une personne se met en mouvement.

Le couplage perception-action, fonction première du cerveau

Pour Romain, sur la partie mouvement, le cerveau c'est le couplage entre la perception et l'action, les deux interreliées. Tu appréhendes le monde autour de toi, ça t'amène à bouger, et ton mouvement t'amène à de nouvelles perceptions. La boucle se referme et recommence. Percevoir et agir, ce sont les deux faces d'un seul cycle qui tourne, jamais deux étapes qu'on enchaînerait l'une après l'autre.

Dit autrement, le cerveau sert d'abord à gérer le monde autour de soi par le mouvement. L'aspect plus cognitif, le raisonnement, la pensée abstraite, vient ensuite, par-dessus cette fonction de base. Pour un préparateur physique, voilà la bonne porte d'entrée : on s'intéresse au geste, à l'action dirigée, avant de s'intéresser au reste.

Cette idée de boucle change déjà la façon de voir les choses. Une perception n'existe jamais pour elle-même, dans le vide. Elle existe parce qu'elle nourrit une action, et cette action rouvre de nouvelles perceptions. Garde cette boucle en tête. C'est elle que les expériences citées plus bas vont venir confirmer.

Un cerveau qui prédit pour rester en sécurité

Adrien apporte une deuxième définition, complémentaire. Le cerveau est un élément central qui nous permet de créer des prédictions, donc de savoir ce qui est bon pour nous, et de fabriquer des chaînes reproductibles. Il anticipe, il fabrique du prévisible, il installe des routines fiables sur lesquelles s'appuyer.

Une condition à ça : le cerveau a besoin de sécurité autour de lui pour produire quelque chose de positif. Il lui faut du « safe ». Quand l'environnement est perçu comme sûr, le système peut construire, prédire, apprendre. Quand il ne l'est pas, le travail de prédiction se grippe.

Cette lecture rejoint l'architecture prédictive qu'on retrouve dans les travaux évoqués via Karl Friston. Ouvre un livre sur le sujet et tu tombes sur ces schémas du cerveau avec des espèces de triangles qui regardent vers l'intérieur, repartent vers l'extérieur, reviennent vers l'intérieur. Le cerveau ne se contente pas de recevoir : il projette des prédictions vers le monde, puis il les corrige avec ce qui revient.

Deux écoles de la représentation, et leur angle mort commun

Dans l'histoire des sciences cognitives, plein d'écoles se sont opposées sur cette question, et la plupart reposent sur la notion de représentation. Détail amusant relevé par Pierre : entre Adrien et Romain, chacun a spontanément donné une des deux grandes versions.

Le cerveau-antenne qui capte le monde extérieur

Première version, celle qui ressort le plus dans le sondage Instagram. Le cerveau est une antenne qui capte tout le monde extérieur, et son job consiste à le reproduire le plus fidèlement possible à travers les sens. Tout se passe comme s'il existait un monde extérieur à nous, indépendant de nous, et comme si notre tâche se résumait à en faire la copie la plus exacte.

Les schémas internes projetés sur le monde

Deuxième version, plus proche de ce qu'avançait Adrien. Des schémas internes qu'on projette sur le monde, plutôt que des images captées de l'extérieur. Des structures qu'on a en nous et qu'on plaque sur le réel. D'où le fait qu'on soit tous un peu différents, qu'on ait chacun notre vision du monde.

Ces deux écoles s'affrontent, et pourtant elles partagent le même angle mort : elles retirent toujours le sujet, l'acteur, l'agent, de l'équation. Elles ne le mettent jamais dans l'expérience. Comme si on pouvait prendre du recul et considérer le monde depuis l'extérieur de l'expérience. Pierre le rapproche d'une image méditative : quand tu débutes, on te dit d'observer tes pensées, de les regarder passer comme des feuilles sur une rivière, assis sur la berge. Sauf que tu n'es jamais assis sur la berge. Tu ne peux jamais te déconnecter de l'expérience. Tu es la rivière.

L'énaction de Varela : tu es la rivière

C'est ici que l'épisode bascule. Pierre s'appuie sur les travaux de Francisco Varela et la notion de système autopoïétique, un système qui se crée de lui-même. Le tout crée les parties, les parties créent le tout, et tout s'engendre comme ça, en boucle, sans qu'on puisse séparer proprement le créateur du créé. Cette logique sert justement à décrire les architectures du cerveau.

De là vient le terme d'énaction : j'énacte le monde, je le fais émerger. À partir de mon interaction avec lui, des propriétés émergentes apparaissent, dont la conscience et la signification. Je ne reçois pas un monde déjà tout fait pour le recopier, et je ne plaque pas non plus un schéma tout prêt sur une réalité passive. Je suis immergé dans le monde, ce que je projette dans le monde me nourrit en retour, et cette boucle me construit. Encore une fois, le tout construit les parties et les parties construisent le tout, sans dualisme.

Or depuis Descartes, puis Freud, on vit dans un monde de dualité : moi et les autres, moi et le monde extérieur. Et le cerveau passe à travers ce filtre, vu comme une antenne qui capte un truc extérieur. Pierre rappelle qu'on a reproché à Descartes de s'être trompé en scindant le corps et l'esprit, puis qu'un philosophe est revenu là-dessus pour reparler du cerveau et du corps comme d'un tout. L'image de la rivière dit la même chose : on ne peut pas extraire le sujet de son expérience.

La preuve par l'expérience : sans action, pas d'apprentissage

Tout ça pourrait rester de la philosophie. Sauf que des batteries de tests, sur les animaux comme sur les humains, sont venues trancher. La question posée était simple : la perception, quel que soit le sens utilisé, se résume-t-elle à une réception passive d'un stimulus, ou bien nourrit-elle l'action ? Deux expériences citées par Pierre donnent la réponse.

Les chatons actifs et les chatons passifs

On prend deux groupes de chatons élevés dans le noir depuis la naissance. Normalement, un animal élevé dans le noir devient aveugle. On les expose à la lumière de temps en temps dans la journée, et c'est là que le dispositif devient malin. Un groupe est placé dans un petit chariot, l'autre est libre et c'est lui qui tire le chariot. Les deux groupes reçoivent donc exactement la même expérience visuelle, sur le même laps de temps. Une seule différence : un groupe est actif, il tire, l'autre est transporté, immobile.

Quand on remet ces chatons en liberté, le résultat est net. Ceux qui étaient dans le chariot se comportent comme s'ils étaient aveugles : ils se cognent contre les murs, ils tombent. Ceux qui étaient actifs voient normalement. Même flux visuel, deux résultats opposés. Conclusion : si la perception n'est pas dirigée par l'action, aucune répercussion sur les structures neuronales, pas de plasticité, pas d'apprentissage.

Rendre la vue par la peau

La deuxième expérience, sur des humains, frappe encore plus fort. Chez une personne aveugle, on essaie d'utiliser les autres sens pour lui faire « voir » des images. Une caméra envoie l'image par picotements sur la peau : par exemple l'image d'un éléphant, transformée en stimulations cutanées censées activer certaines zones du cerveau.

Tant que la personne reste complètement passive, elle ne sent qu'un picotement sur la peau, rien de plus. Mais à partir du moment où c'est elle qui dirige activement la caméra, au bout de quelques heures, elle finit par voir les images. Le même signal devient une perception visuelle dès qu'il est couplé à une action que la personne pilote elle-même. La boucle perception-action, encore elle.

Ce que les neurosciences du mouvement changent pour l'entraînement

L'implication pratique tient en une phrase de fin d'épisode : ce genre de recherches doit nous permettre de penser l'anatomie et la physiologie incorporées dans leur environnement. À l'opposé de la vision purement fonctionnelle, où chaque organe se réduit à une fonction isolée : le cerveau comme un ordinateur, le foie comme une usine à traiter les nutriments venus de la veine cave. Tant qu'on raisonne en organes-fonctions séparés, on reste prisonnier du découpage intérieur/extérieur, moi/le monde.

Pour Pierre, dénouer cette pelote demande une vision un peu plus philosophique, mais complètement ancrée dans la physiologie. Cette double exigence permet de dégager une forme de sagesse. Et ça déborde sur la posture professionnelle : quelle est l'éthique du préparateur physique et du coach, quelle philosophie tu dégages quand tu entreprends d'accompagner une personne, et vis-à-vis de toi-même, quelle histoire tu te racontes.

Cette histoire qu'on se raconte, Pierre la rattache à un terrain concret, celui du bain froid à 0°C, là où l'inconfort devient une leçon de sagesse, la fameuse loi qu'il cherche à transmettre. Le mouvement, la perception, l'action et le récit qu'on en fait forment un même tissu. Entraîner quelqu'un, dans cette lecture, ne revient jamais à piloter une machine isolée. Tu travailles avec un agent immergé dans son environnement, dont chaque action a une répercussion sur ce qui l'entoure, et réciproquement.

Pour les pros

Le mouvement commence par la prédiction sensorielle. Pour lire la repondération sensorielle et la travailler.

FAQ

Qu'est-ce que le couplage perception-action ?

C'est la fonction que Romain place au cœur du cerveau pour la partie mouvement. Tu perçois le monde autour de toi, cette perception t'amène à bouger, ton mouvement ouvre de nouvelles perceptions, et la boucle recommence. Percevoir et agir forment un seul cycle interrelié, jamais deux opérations séparées.

Qu'est-ce que l'énaction selon Varela ?

L'énaction, chez Francisco Varela, c'est l'idée qu'on fait émerger le monde par l'interaction avec lui. À partir de cette interaction émergent des propriétés comme la conscience et la signification. Le cadre est celui de l'autopoïèse : un système qui se crée lui-même, où le tout construit les parties et les parties construisent le tout, sans séparation entre le sujet et le monde.

Le cerveau sert-il seulement à représenter le monde extérieur ?

C'est l'image la plus répandue, celle du cerveau-antenne qui capte le monde et le reproduit fidèlement. L'épisode la remet en cause : cette vision retire toujours le sujet de l'expérience, comme si on pouvait observer le monde depuis l'extérieur. On ne peut pas. On est immergé dans le monde, et ce qu'on y projette nous nourrit en retour.

Pourquoi l'action est-elle nécessaire à l'apprentissage moteur ?

Parce que sans action dirigée, la perception ne laisse aucune trace. Les expériences citées le montrent : une perception qui n'est pas couplée à une action que tu pilotes ne produit ni plasticité neuronale ni apprentissage. C'est l'action qui transforme un flux sensoriel passif en quelque chose que le cerveau intègre.

Que montre l'expérience des chatons sur le lien entre vision et mouvement ?

Deux groupes de chatons reçoivent la même exposition visuelle, mais un groupe est actif (il tire un chariot) et l'autre passif (il est transporté dans le chariot). Remis en liberté, les chatons passifs se comportent comme des aveugles, ils se cognent et tombent, tandis que les actifs voient normalement. Même information visuelle, résultats opposés : c'est l'action qui fait la différence.

Pourquoi sortir du dualisme corps-esprit en neurosciences du mouvement ?

Parce que depuis Descartes, puis Freud, on découpe le réel en moi et le monde, corps et esprit, intérieur et extérieur, et ce découpage retire l'agent de l'expérience. Or on ne peut pas extraire le sujet de son expérience, on est la rivière, pas le spectateur sur la berge. Penser l'anatomie et la physiologie incorporées dans leur environnement, plutôt qu'en organes-fonctions isolés, redonne sa place à la personne qui bouge.

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