"codage temporel itératif" et conception "moduliste" de l'origine des sensations.

[clementdousset]

En matière de codage des sensations, l'expression de "codage temporel itératif" n'est, à ma connaissance, pas encore attestée. Elle est pourtant nécessaire pour éclairer les conclusions de certains travaux.

En page 350 de son imposant ouvrage : Neuroscience, Dave Purves rapporte dans un encadré intitulé : "Codage" temporel des informations olfactives chez les insectes" les expériences conduites par Gilles Laurent au California Institute of Technology. Voici ce qu'écrit notamment Purves :
" Par enregistrements intracellulaires de neurones du lobe antennaire de grillons (structure analogue au lobe olfactif des mammifères ) et enregistrements extracellulaires au niveau du corps pédonculé (analogue au cortex piriforme des mammifères), ils ont trouvé que les neurones de projection du lobe antennaire (correspondant aux cellules mitrales des mammifères) répondent à une odeur donnée par des patterns temporels qui diffèrent selon les odeurs, mais qui sont reproductibles pour une même odeur. La figure ci-contre donne une représentation schématique des variations temporelles de la réponse de quatre neurones de projection à un stimulus odorant. La partie supérieure représente un potentiel global enregistré au niveau du corps pédonculé (CP), qui reflète l'activité synaptique d'un grand nombre de neurones...."


(Dans la partie inférieure, chaque sphère de couleur représente l'état de l'un des quatre neurones avant, pendant et après la présentation de l'odorant. Le blanc indique un état silencieux ou inhibé, le bleu un état d'activité désynchronisé et l'orange un état d'activité synchronisé.)

Ce texte me paraît indiquer très clairement que l'activité des quatre neurones considérés évolue au cours du temps de façon à la fois particulière à l'odeur présentée et périodique. C'est à dire que, si on appelle codage temporel la succession singulière des états de neurone pendant quelques millisecondes, cette succession se répète au bout de ce laps de temps ainsi donc que l'opération de codage qu'elle accomplit.

Ce qui est clair dans le texte l'est moins dans le schéma qui l'accompagne. Il est censé rendre compte d'une opération de présentation et de retrait d'une odeur au grillon qui s'accomplirait en six millisecondes ! Et il ne présente aucunement une activité périodique mais bien plutôt l'activité particulière qui se déroulerait pendant une seule période. Juste après le retrait de l'odeur et avant le retour à la normale de l'activité, il montre encore, pendant une milliseconde, une activité particulière qui pourrait correspondre à un signal de fin de réception.

Tout se passe à mon sens comme si le schéma qui nous était présenté tendait à placer les résultats de l'expérience dans une perspective connexionniste classique. Il y a un signal codé, sans doute temporel mais d'une durée trop brève pour avoir une manifestation quelconque perceptible, qui entraîne un comportement révélant la reconnaissance d'une odeur donnée et qui peut être accompagné d'un contenu conscient indécomposable et particulier : la sensation d'odeur. Et puis il y a un signal qui vient avertir le cerveau que l'odeur n'est plus reçue et qui met fin au comportement, et, éventuellement, à la sensation.

Selon la conception moduliste que j'ai pu développer ici (1), il n'en va pas de même. La sensation de l'odeur éprouvée nécessairement par le grillon comme elle le serait par l'homme n'est plus indécomposable dans son essence. Certes, elle est ressentie comme telle mais c'est parce que ce ressenti prend place dans une durée de conscience qui passe un seuil minimum. En deçà de ce seuil, l'odeur considérée n'existe plus mais il existe bel et bien un affect dont l'état varie régulièrement dans des périodes inférieures au seuil de conscience. Et c'est cette variation périodique et particulière de l'affect qui donnera au ressenti -à l'odeur, celle du thym par exemple- sa particularité propre.

Activation modulée du point sensible, modulation du champ magnétique cérébral...ceux qui m'ont lu connaissent désormais la chaîne d'induction que je conçois pour engendrer cette variation de l'affect que j'appelle primal(2). Mais ce qu'il est très intéressant de considérer ici c'est que le potentiel global qu'on voit modulé sur le schéma est précisément le premier maillon de cette chaîne, que, si le potentiel global cesse d'être modulé, alors l'affect cesse d'être modulé aussi et donc la sensation de l'odeur disparaît.

Dans cette perspective moduliste, la modulation du potentiel global est beaucoup plus qu'un signal, elle est l'élément inducteur premier, continu et constant de la modulation. Elle commande continûment la variation de l'affect donc la nature et l'intensité du ressenti.

J'ai parlé ailleurs d'une logique connexionniste et d'une logique moduliste et j'ai dit que ces deux logiques fonctionnaient ensemble. Cela ne m'est jamais apparu plus clairement qu'ici. L'expérience de Laurent montre effectivement la logique connexionniste à l'oeuvre. Il y a émission d'un signal codé temporellement annonçant la réception de la stimulation. Il y a un autre signal annonçant son retrait. Le premier signal induit un comportement. Le second y met un terme. Il n'est pas question de conscience ici.

La logique moduliste évidemment ne se révèle pas ici en plein mais elle se voit en creux dans la périodicité du signal. Que signal dise au cerveau: "voici l'odeur de thym !" c'est de bonne logique connexionniste mais qu'il le répète, ça ne l'est pas. Il n'a pas besoin de lui dire :"voici l'odeur de thym !", "voici l'odeur de thym !", "voici l'odeur de thym !". Il suffit qu'il lui dise au bon moment :"l'odeur de thym n'est plus là !' Et, si l'on comprend bien au moins la fin du schéma de Laurent, c'est justement ce qu'il fait. En revanche le cerveau moduliste qui induit la sensation a besoin de cette répétition constante. Et la conscience de sa disparition viendra seulement de ce que cette répétition aura cessé.

Purves conclut ainsi l'encadré dont on parle:" Ces observations suggèrent que la décharge cohérente d'un ensemble de neurones est un facteur important du traitement olfactif dans cette espèce et laissent entrevoir la possibilité que le codage temporel soit un aspect de l'olfaction des mammifères plus important qu'on ne l'a imaginé jusqu'ici." J'ajouterais, parlant dorénavant d'un "codage temporel itératif", qu'il pourrait être aussi plus important, même essentiel, pour les traitements gustatifs, tactiles, somesthésiques, voire auditifs et visuels.

1-Exposé assez substantiel dans les messages 19-20-21 et 24 du fil : "magnétoencéphalographie et origine des qualia", plus simple dans le message 72 du fil :"notre cerveau est-il aveugle ?"

2-Mon opinion est toujours que l'affect primal est d'une nature plus fondamentale que celle propre à chacune des grandes catégories de sensation. Mais au niveau d'observation qu'on peut faire, actuellement encore, de l'activité des neurones, je puis me laisser aller par exemple à parler d'un affect olfactif fondamental...
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[clementdousset]

Désolé mais je n'ai pas réussi à faire passer le schéma de Neuroscience dans mon premier message. J'espère que ce lien permettra de le voir

http://imageshack.us/photo/my-images...temporel2.jpg/

[/IMG]

[clementdousset]

[B][U]Un mécanisme de la conscience pourrait av

P

[clementdousset]

Un mécanisme de la conscience pourrait avoir été dévoilé par trois chercheurs suisses au début 2012


Parmi tous les systèmes sensoriels, le système olfactif est sans doute celui qui a été le plus précisément étudié. Néanmoins aucun lien pertinent n'a pu encore être établi entre la nature du ressenti perçu et l'activité du système récepteur pour telle odeur particulière.

Les conceptions connexionnistes qui sont prééminentes à l'heure actuelle chez les chercheurs conduisent à considérer l'activité d'ensembles de neurones dans le bulbe olfactif comme produisant un algorithme particulier d'excitations neurales en fonction de l'odorant. Mais cet algorithme n'apparaît que comme une information codée propre à être analysée par le cortex supérieur et non comme la cause effective du ressenti éprouvé.

C'est le "modulisme" tel qu'on a pu l'expliquer qui présenterait seul un enchaînement de causes et d'effets propre à expliquer l'existence du ressenti et sa nature particulière.

Il est vrai cependant que le «*modulisme*» est resté jusqu'alors une théorie purement spéculative. Les choses cependant sont peut-être en train de changer, du moins pour ce qui concerne justement la distinction des ressentis liés aux odeurs.

Pour en juger il faut partir bien sûr du modèle théorique qu'il convient de préciser ici. Le principe fondamental du modulisme est que toute sensation -et en l'occurence ici la sensation olfactive- n'est pas perçue continûment dans sa particularité. Elle est au contraire le produit d'une modulation de sensations plus fondamentales et plus simples qui se succèdent dans le temps. Pour s'en faire une idée assez approchante, il suffit de songer aux phrases mélodiques qui reçoivent leurs individualités innombrables de la seule succession en ordre varié des sept notes de la gamme. Et, comme les notes se distinguent par leur hauteur, chaque état de la sensation fondamentale se distinguerait à la fois par son intensité et son aspect affectif (douleur ou plaisir).

Bien sûr, pour que cette modulation ne puisse pas être perçue en tant que telle mais uniquement dans sa résultante qui donne continûment sa spécificité à chaque sensation, il faut qu'elle se déroule dans une période très brève et répétée à l'identique tant que la sensation est perçue. Cette période ne devrait pas excéder une trentaine de millisecondes.

La cause de cette modulation affective ne pourrait bien entendu n'être trouvée que dans une modulation d'énergie soit électrique soit magnétique qui lui serait contemporaine. Or les neurobiologistes s'accordent à penser que le cerveau d'un sujet éveillé est parcouru d'ondes électrique dites gamma d'une période d'environ 40 Hertz. Les ondes gamma ne sont pas les seules à parcourir le cerveau mais elles apparaissent indubitablement liées à l'activité perceptrice et, en l'occurrence, à la perception des odeurs.

Seulement ces ondes dont les crêtes se succèdent à intervalles réguliers et dont l'amplitude apparaît pratiquement toujours du même ordre -soit un microvolt- apparaissent mal candidates à introduire les modulations affectives diverses et particulières aux odorants perçus. En revanche l'ensemble des neurones du bulbe olfactif où se produisent des décharges liées aux oscillations des noyaux et consécutives à la réception d'un odorant pourrait, lui, former une modulation particulière à la nature de l'odorant.

Si la période pendant laquelle se produisait et se répétait cette modulation d'origine en quelque sorte exogène était identique à celle de la modulation gamma (en quelque sorte endogène puisque liée au fonctionnement du cerveau à l'état de veille quel que soit l'odorant perçu) qui présenterait une sinusoïde régulière, alors on pourrait concevoir que le ressenti et sa modulation naîtrait du rapport de ces deux courbes d'intensité électrique.

La condition alors nécessaire pour que le ressenti soit modulé particulièrement serait que les décharges des neurones qui réagissent à un odorant donné dans le bulbe olfactif et qui ont chacun leur cadence de décharge propre se coordonnent selon un calendrier particulier à l'odorant perçu. Il faudrait aussi que ce calendrier s'ajuste précisément à une période de l'oscillation gamma, soit 25 millisecondes.

Il est vrai que l'on pourrait spéculer beaucoup sur ce qui, dans le rapport des deux courbes d'intensité, pourrait entraîner d'instant en instant la modulation du contenu ressenti. Il pourrait dépendre seulement (dans sa nature affective et dans son intensité) de la distance instantanée des deux courbes. Et il faudrait alors supposer une distance limite à partir de laquelle le contenu changerait de signe. Mais il pourrait aussi dépendre de la différence d'inflexion de chaque courbe à chaque instant. Peu importe pour l'heure le principe retenu. L'important est d'admettre que si le rapport des deux oscillations, l'invariante gamma et la variante avec l'odorat perçu, a une conséquence instantanée et immédiate sur la production d'un contenu affectif, ce contenu doit être lui-même modulé de façon variable en fonction de cet odorant.

Que le rapport de ces deux oscillations ait pour conséquence instantanée et immédiate la production d'un contenu affectif modulé en fonction de l'odorant perçu, nous ne pouvons bien sûr pas l'assurer à l'heure actuelle. En revanche nous pouvons considérer comme hautement probable que ces deux oscillations ont bien les caractéristiques que la théorie prévoit pour elles. Au moins en ce qui concerne les souris éveillées puisque ce sont sur elles qu'ont porté de très concluants travaux.

Dans un article paru sur le site plosone.org le 17 janvier 2012 et intitulé: "Encoding odorant identity by spiking packets of rate-invariant neurons in awake mice" (ce qui peut se traduire par*: "Encodage de l'identité odorante par les décharges à vitesse invariante de neurones chez les souris éveillées*"), des chercheurs de l'Université de Genève: Olivier Gschwend, Jonathan Beroud et Alan Carleton établissent précisément comme conclusions à leurs expériences l'existence des faits que présupposent la théorie moduliste. A l'aide d'électrodes placées dans le bulbe olfactif de la souris, ils ont pu constater que les neurones activés par la réception d'un odorant donné coordonnaient leurs décharges pour les répartir périodiquement et d'une façon spécifique dans une fenêtre de temps équivalente à la durée d'une oscillation gamma, soit 25 millisecondes.

Carleton et ses collègues ne se posent pas la question du ressenti, èvidemment énigmatique chez la souris mais assurément appréhensible chez l'homme et qui est tout simplement ce que nous appelons l'odeur. Ils n'envisagent l'activité de l'assemblée des neurones du bulbe que comme un processus de codage particulier dont ils ne se préoccupent plus que d'envisager le décodage par le cortex supérieur. Ainsi dans une parfaite logique connexionniste et computationnaliste le ressenti sensible ne naîtrait que comme émergence d'un traitement complet de l'information par le cerveau.

A cette conception cybernétique de l'émergence de l'odeur, les chercheurs suisses permettent cependant d'opposer par leur découverte même une conception d'un autre type. L'odeur qui s'inscrit dans le champ de conscience avec sa particularité brute pourrait être issue d'un mécanisme purement physique s'inscrivant dans un système à trois éléments*: le milieu physiologique cérébral, la modulation régulière d'intensité électrique gamma qui le parcourt et enfin la modulation d'intensité électrique particulière ayant sa source dans le bulbe olfactif.

Dans la conception moduliste des choses le seul jeu des deux derniers éléments dans le premier activerait directement avec une continuité analogique la modulation particulière de ressenti qui deviendrait l'odeur particulière de menthe, de citron ou (revenons à nos souris quand même!) de fromage...

[A voir en vidéo sur Futura]

[clementdousset]

Beaucoup d'entre vous n'auront sans doute pas compris que je m'appuie sur les travaux de Carleton et de ses deux collègues tels qu'il en est rendu compte dans l'article :"Encoding odorant identity by spiking packets in rate-invariant neurons in awake mice" (qu'on peut traduire par : "Encodage de l'identité odorante par les décharges à fréquence invariante de neurones chez les souris éveillées" ) pour présenter les premières bases expérimentales d'une nouvelle théorie de la conscience. Les chercheurs suisses ne voient en effet dans leurs travaux que la mise à jour d'un nouveau système de codage des stimuli olfactifs pour apporter au cortex supérieur l'information qui fera émerger la sensation d'odeur particulière dans la droite ligne de la théorie connexionniste de la conscience.

Il ne s'agit pas bien entendu pour moi de discuter de faits qui me semblent établis en toute rigueur mais bel et bien de leur interprétation par les trois scientifiques, interprétation qu'on peut toujours considérer comme discutable.

Pour Carleton et ses collègues l'activité du bulbe olfactif de la souris exposée à un stimulus odorant produit deux messages codés distincts avec deux systèmes de codage différents selon que l'animal est anesthésié et donc "non conscient" ou éveillé et donc "conscient".

Le premier message est élaboré à partir d'un code que les chercheurs appellent "cumulatif" et qu'on peut aussi qualifier de "spatial". Ce qui fait l'unité codante, c'est la réactivité ou non d'un des neurones du bulbe à la présence du stimulus odorant. La nature et le nombre de neurones individuels réactifs produisent le message spécifique envoyé au cortex supérieur.

Le second message est élaboré à partir d'un code que les chercheurs appellent "concaténé" et qu'on peut aussi qualifier de "temporel". Là l'unité codante n'est pas la réactivité ou non du neurone mais le moment précis où la réactivité se situe ou, si l'on préfère, le moment où la fréquence de décharge du neurone atteint une acmé, moment qui serait spécifique au neurone réactif. La séquence d'intensités successives dans un laps de temps qui serait une période d'oscillation gamma voisine de 16 millisecondes produirait le message spécifique envoyé au cortex supérieur.

Pour les deux chercheurs suisses il y a donc substitution à la fois de message et de système de codage de l'animal anesthésié à l'animal éveillé. Cette substitution s'interprèterait selon eux par le fait que le second message transporterait plus rapidement l'information discriminante. Je ne partage pas, pour ma part, cette conception des messages substitués. Je ne vois pas la logique qu'il y aurait à remplacer un message par un autre si le second message provient du même expéditeur (le bulbe olfactif), s'adresse au même destinataire (le cortex supérieur) et contient la même information (l'identification de l'odorant). L'idée que le second message transmettrait l'information plus rapidement que le premier me paraît d'ailleurs fausse. Le premier message est instantané. C'est l'activité simultanée des neurones codants qui le détermine. Le second message peut bien avoir une durée d'écriture très brève (16 ms), il a besoin de cette durée minimum pour exister.

Je ne conteste pas, bien sûr, qu'il y ait changement d'activité dans le bulbe olfactif entre l'animal "inconscient" et l'animal "conscient". C'est même sur ce changement d'activité que je m'appuie pour trouver un point de départ factuel à ma théorie de la conscience. Mais je conteste que le premier message disparaisse. L'activité des neurones qui le produisent dans l'animal anesthésié se maintient dans l'animal éveillé et dure autant que la présence de l'odorant près des narines. En revanche l'activité chronologique des neurones propre à l'état conscient ne me paraît pas donner naissance à un message à destination du cortex supérieur mais à une modulation d'intensité électrique à effet mécanique et immédiat. Cet effet mécanique immédiat engendrerait seul et engendrerait seulement la modulation d'intensité affective ou, si l'on préfère, la modulation d'intensité d'un signal affectif qui ferait émerger dans l'espace de la conscience la réalité de l'odeur.

Ainsi donc les travaux de Carleton présentés dans son article confirmeraient en ce qui concerne les données observables pour la réception des stimuli odorants et la prise de conscience de l'odeur l'hypothèse que j'ai déjà présentée à plusieurs reprises sur la perception des sensations. Selon elle, il y aurait dans le cortex primaire, centre de réception des stimuli, deux types d'activité distincts. Pour l'olfaction, une qui serait une activité codante de type cybernétique envoyant au cortex supérieur le message indiquant la réception du stimulus odorant spécifique mais ne faisant pas émerger la réalité consciente de l'odeur. Une autre qui serait une activité mécanique et périodique produisant une modulation d'intensité électrique particulière et périodique apte à moduler elle-même une intensité affective faisant émerger dans le temps la réalité consciente de l'odeur.

Je ne puis être plus simple et plus clair sans développer une image dont on me pardonnera l'approximation. Je considérerai d'abord l'odeur semblable à un son particulier. Le bulbe olfactif serait un émetteur d'ondes après un enregistrement audio. Une part de ces ondes transporterait une information numérique à destination d'un ordinateur, le cortex supérieur. Cet ordinateur serait apte à analyser sous tous les aspects l'information transmise sur la nature du son mais ne posséderait pas de système de reproduction sonore. Il y aurait donc analyse du son mais on n'entendrait rien. L'autre part de ces ondes transporterait une information analogique et serait reçue par un récepteur radio qui reproduirait le son enregistré. Et on l'entendrait (sans le comprendre !). L'information numérique, elle est produite par l'activité constante d'une population particulière de neurones. L'information analogique, elle est donnée par la modulation de cette activité dans le temps. L'information numérique ne donnerait pas la conscience de l'odeur. L'information analogique, si.

Maintenant si ces deux types d'activité apparaisssent bien lors de la réception des stimuli odorants, la question est posée de savoir s'ils apparaissent également tous deux pour d'autres types de stimuli sensoriels.

[ansset]

ça fait long comme message(s).
un résumé introductif aurait été peut être plus efficasse.

[clementdousset]

ça fait long comme message(s).
un résumé introductif aurait été peut être plus efficasse.

Excusez-moi Ansset.

Quand une souris respire une odeur, on croyait que son bulbe olfactif (sorte de cortex primaire pour l'olfaction) réagissait de façon simple. C'est à dire qu'une sous-population de neurones particulière à l'odeur se mettait à changer de fréquence de décharge tout le temps de la respiration.

L'article des chercheurs suisses auquel mon message comme le précédent se réfèrent apporte une vue toute nouvelle. C'est lorsque la souris n'est pas consciente (anesthésiée) que cette réaction simple se produit. Lors qu'elle est consciente, la réaction se complexifie. La variation de fréquence n'intervient pas au même moment pour chacun des neurones concernés. Il y a une espèce de réglage très fin qui fait que, dans 16 millisecondes (durée d'une oscillation gamma) la modulation d'intensité électrique produite par les neurones réactifs est particulière à l'odeur respirée.

L'idée que je développe dans ce fil du «*codage temporel itératif*» et qui sous-tend la théorie de la conscience sensible que je présente depuis plusieurs années sous le nom de «*modulisme*» se trouve justifiée nulle part mieux que dans l'article évoqué. Mais bien sûr les chercheurs suisses ne lui donnent pas la même interprétation que moi. D'où mon dernier message.

Cordialement,

CD