Mécanismes moléculaires de l'utilisation de l'information par le cerveau - article ; n°1 ; vol.71, pg 153-183

Chapouthier

Description

L'année psychologique - Année 1971 - Volume 71 - Numéro 1 - Pages 153-183
31 pages
Source : Persée ; Ministère de la jeunesse, de l’éducation nationale et de la recherche, Direction de l’enseignement supérieur, Sous-direction des bibliothèques et de la documentation.

Informations

• Publié par: L-annee-psychologique
• Publié le: 01 janvier 1971
• Nombre de lectures: 8
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 2 Mo

Extrait

G. Ungar
G. Chapouthier
Mécanismes moléculaires de l'utilisation de l'information par le
cerveau
In: L'année psychologique. 1971 vol. 71, n°1. pp. 153-183.
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Ungar G., Chapouthier G. Mécanismes moléculaires de l'utilisation de l'information par le cerveau. In: L'année psychologique.
1971 vol. 71, n°1. pp. 153-183.
doi : 10.3406/psy.1971.27729
http://www.persee.fr/web/revues/home/prescript/article/psy_0003-5033_1971_num_71_1_27729REVUES CRITIQUES
MÉCANISMES MOLÉCULAIRES DE L'UTILISATION
DE L'INFORMATION PAR LE CERVEAU
par G. Ungar et G. Chapouthier
Baylor College of Medicine, Houston, Texas
II y a à peine une vingtaine d'années que le concept d'information
a acquis en biologie l'importance qu'on lui connaît aujourd'hui. Dans
ce court intervalle elle est devenue la rivale de l'énergie comme principe
fondamental de la vie.
Né de préoccupations technologiques, le nouveau concept allait
renouveler les bases mêmes de la biologie. A sa lumière toute l'histoire
de la vie se présentait comme la création d'ordre à partir de désordre.
L'identification de l'information avec l'entropie négative a permis
d'expliquer ce défi aux lois de la thermodynamique qui est le paradoxe
fondamental de la vie. L'analyse de Blandin et Chapouthier (1970)
montre les rapports qui existent entre les structures de la vie et l'info
rmation qui les sous-tend. Ces rapports sont devenus particulièrement
clairs dans le cas des caractères héréditaires grâce aux progrès récents
bien connus de la biologie moléculaire.
Si l'organisation de la matière vivante reste sous le contrôle de
l'information génétique, ses relations avec l'environnement sont déter
minées parles messages qu'elle reçoit du monde extérieur. Cette fonction
— à l'exception toutefois des processus d'immunité — est passée dans
le cas des animaux sous la dépendance exclusive du système nerveux
central. Au cours de l'évolution le comportement des animaux est
devenu de plus en plus complexe et leurs réactions mieux adaptées
aux variations du milieu. Ces « progrès » du comportement sont sans
aucun doute en rapport avec le développement du système nerveux
et notamment avec l'accroissement du nombre des neurones, multi
pliant par là même le nombre des connexions existant à l'intérieur du
système nerveux. Ce parallélisme entre la complexité du comportement
et le développement du système nerveux est évidemment dû à l'exis- 154 REVUES CRITIQUES
tence de mécanismes d'utilisation de l'information d'autant plus fins
que le cerveau est plus complexe.
Cette utilisation de l'information peut elle-même revêtir des formes
plus ou moins complexes. Au niveau le plus élémentaire il s'agit d'une
simple transmission d'un récepteur sensoriel à un effecteur approprié.
C'est ce processus élémentaire que l'on retrouve dans l'arc réflexe des
animaux supérieurs. Ce processus peut ensuite être intégré dans des
ensembles plus complexes, comme l'a montré Sherrington (1906),
bien qu'il utilise (conformément aux idées de son époque) le terme
d'énergie au lieu de celui d'information. Les mécanismes de cette
intégration nerveuse restent encore pour la plupart obscurs. Si nous
possédons quelques renseignements sur les mécanismes de la perception
sensorielle et de la réponse motrice, nous en sommes encore réduits à
des hypothèses quant aux processus intermédiaires qui représentent
les niveaux les plus complexes et les plus élevés de l'intelligence. Ces
mécanismes reposent sur les mêmes unités de base (successions de
neurones) mais présentent une organisation infiniment plus complexe.
Un des aspects fondamentaux des mécanismes d'utilisation de l'info
rmation dans le système nerveux est la possibilité d'acquérir des info
rmations nouvelles et de les combiner à celles qui ont été précédemment
acquises. Ceci implique des mécanismes d'apprentissage et de mémoire
dont nous voudrions dire un mot ici.
Il existe de nombreuses controverses sur la définition précise de
l'apprentissage. Dans le contexte de cet article, nous pourrions le
définir comme l'acquisition et la rétention d'information. Ce qui implique
que tout passage d'information dans le cerveau ne conduit pas néces
sairement à un apprentissage. Car, pour être apprise, l'information doit
être intégrée à l'ensemble des informations, innées ou acquises, déjà
existantes.
Quant à la mémoire, qui représente la forme stockée de l'informat
ion, elle n'est vraisemblablement pas inscrite dans une structure anato-
mique ou biochimique isolée et la « recherche de l'engramme », qui
conduisit Lashley (1950) à un échec, ne devrait pas être répétée sur
le plan moléculaire. Il paraît vraisemblable en effet que la mémoire
est en rapport avec un ensemble de voies nerveuses, fonctionnellement
reliées, mais topographiquement dispersées, et que l'action des molé
cules qui pourraient être en relation avec elle ne doit pas être conçue
hors du cadre de ces voies nerveuses. Nous reviendrons sur cette idée
dans nos conclusions.
L'ensemble des controverses qui existent à propos de l'apprentis
sage et de la mémoire nous a fait préférer le terme à' information dont
la signification objective est parfaitement claire. Dans un premier
temps, nous étudierons les divers codages possibles de l'information
dans le système nerveux central. Dans un deuxième temps, nous exami
nerons les bases expérimentales de l'approche moléculaire au codage G. UNGAR ET G. CHÀPOUTHIER 155
de l'information par le cerveau. Nous essaierons enfin de conclure en
formulant une hypothèse permettant d'interpréter l'ensemble des
résultats expérimentaux obtenus jusqu'à présent.
LES MODALITÉS DE CODAGE DE L'INFORMATION
Pour être utilisée, toute information doit être codée. Tous les sys
tèmes d'information et de communication, depuis les ordinateurs
jusqu'au cerveau, emploient des signaux ou des symboles à la place
des objets réels. Un code est l'ensemble de ces signaux et des règles de
leur utilisation. On peut donc dire, dans ce sens, que les langues, les
bandes magnétiques, la notation musicale, les alphabets sont tous des
codes. Tous les systèmes d'information doivent comporter des dispos
itifs de codage et de décodage.
L'utilisation du concept de codage est aujourd'hui parfaitement
claire dans le cas de l'information génétique. L'existence d'un code
génétique moléculaire constitué par l'ADN, sa transcription en ARN
et sa traduction en protéines, sont maintenant universellement admises.
Par contre, l'introduction, plus récente, du même concept dans les
fonctions nerveuses, rencontre encore une opposition considérable. La
principale raison en est l'importance attribuée à l'abondance de signaux
que les méthodes électroniques permettent de détecter dans le cerveau.
Malgré l'intensité de la recherche dont cette question a fait l'objet,
nous ne savons toujours pas quels sont les éléments de l'activité ner
veuse qui représentent l'information et quels sont ceux qui ne consti
tuent qu'un bruit de fond. Une autre source de confusion est qu'un
important principe de codage, l'information contenue dans la structure
du système nerveux central, a été presque complètement négligée.
SIGNAUX ÉLECTRIQUES
II existe deux types essentiels d'activité électrique dans le système
nerveux central : des rythmes rapides, correspondant à l'excitation
des neurones, et des événements plus lents, détectés dans la masse des
tissus nerveux. Parmi les nombreux paramètres étudiés (Perkel et
Bullock, 1968), le seul qui fonctionne certainement comme un code
est la fréquence des impulsions qu'Adrian (1928) a montré être en rapport
avec l'intensité des stimulus. On pourrait évidemment admettre que les
divers types d'impulsions peuvent se combiner en ensembles complexes
représentant en code l'objet intégré de la perception. Malheureuse
ment, rien dans not