codage de l'information dans le cerveau

[saint.112]

Je voudrais préciser quelques points généraux :

• Il faut voir le système nerveux comme un tout. On distingue par commodité le système nerveux central et les différents systèmes nerveux périphériques ayant différentes fonctions. Il y a aussi des aires du SNC dédiées à des fonctions particulières, mais tout cela fonctionne comme un ensemble organique.
• Il y a bien un codage de l'information, ce qui est inhérent à l'information. Quand une terminaison sensorielle est activée par un stimulus elle envoie un message qui obéit forcément à un code. Pour le sytème visuel par exemple, les stimuli reçus par les cônes et les bâtonnets de la rétine font l'objet d'un codage, d'un pré-traitement et d'une intégration dans l'œil lui-même puis l'information ainsi compressée et codée est transmise au cortex visuel qui en fait une image… pour lui-même. Il n'y a pas d'homoncule (mythe qui a eu la vie dure) à destination duquel cette information serait finalement décodée et qui en serait le spectateur ultime.

Est-il possible de voir, venant de la même terminaison nerveuse sensorielle, un signal différent se propager vers le cerveau ? (Si on me pique avec un aiguille froide ou bien avec un aiguille brûlante il me semble que je vais voir la différence) ou bien chacune envoie-t-elle toujours le même signal ?

Il y a en général différentes terminaisons nerveuses sensorielles pour les différentes sensations : pression, chaleur, etc.
Il est peu probable qu'on ressente une sensation précise concernant la chaleur de la pointe d'une aiguille pour la raison suivante.
On constate tous les jours que quand on marche pieds nus dans sa salle de bain on a une sensation de froid sur le carrelage pas sur le tapis de bain. Et pourtant ils sont forcément à la même température. Quand on est à la plage ou à la piscine on a une sensation de froid plus importante quand on sort mouillé de l'eau que quand on est sec et quand il y a du vent que quand il n'y en a pas. Et pourtant l'air et toujours à la même température.
On le sait, nos sensations de froid et de chaud sont extrêmement variables et trompeuses. Ça tient à une raison très simple : les terminaisons sensorielles envoient des informations utiles au cerveau non pas sur le plan du savoir (quelle température il fait) mais sur le plan de la préservation de l'homéothermie. Ce n'est donc pas un thermomètre (il serait très mauvais et ce serait étonnant). Il mesure avec précision le flux de chaleur entrant et sortant. Comme le carrelage a une bien meilleure conduction thermique que le tapis la déperdition de chaleur est bien plus importante, quelque soit sa température en degrés, et ça c'est une information capitale pour l'organisme. Ça nous incite donc à marcher sur le tapis plutôt que sur le carrelage et donc à préserver notre chaleur interne. Ceci naturellement dans le cas où le gradient de température est négatif vers l'extérieur. Si au contraire il fait chaud et donc que la température interne de l'organisme aurait tendance à augmenter on va trouver la fraicheur du carrelage plutôt agréable car elle contribue à évacuer un excédent de chaleur interne.
Par conséquent, une aiguille, d'une masse négligeable, en contact avec la peau va provoquer un flux de chaleur presque nul et les températures vont de toutes façons s'équilibrer tellement vite que le flux va cesser. On a donc l'impression qu'une aiguille n'a pas de température.

Le signal dont je parle repose sur les mesures faites du déplacement de charges électriques dans le corps humain, un signal avec toutes ses propriétés physiques (fréquence, vitesse, support ou pas, amplitude, etc.), donc quand je dis "le même" c'est au sens de l'égalité en maths : toutes les propriétés identiques.

Attention, l'influx nerveux n'est pas le déplacement de charges électriques comme les électrons dans un conducteur. C'est une onde dépolarisation qui est en fait basée sur des réactions chimiques.

Nico
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[noureddine2]

Bonjour , pour le décodage du cerveau la machine learning va aider un peu
http://paris-singularity.fr/le-machi...notre-cerveau/

Les neuroscientifiques savent enregistrer ces signaux lorsqu’ils traversent les neurones, mais ne les comprennent pas encore. Certains algorithmes savent décoder certains de ces signaux du cerveau,

peut être qu'ils veulent commander des machines directement par le cerveau .

[ansset]

je peux me tromper, car le sujet est complexe.
dans tous ce que je lis sur le sujet, on est très loin d'un système de type "informatique".
avec des RAM et autres!
cela ressemble d'avantage à un "circuit permanent" , bien plus qu'à des données "stockées"
( les neurones ne stockent rien et le cerveau est loin d'être inactif pendant le sommeil).

de ce fait, l'emploi des mots "stockage" ou "décodage" me semble totalement inappropriés !

[ilelogique]

Merci Saint.112 pour ces exemplifications sur la température (je ne suis pas tout à fait d'accord pour le vent car celui-ci fait vraiment baisser la température (on peut fabriquer du froid avec) mais peu importe, ça ne change pas grand chose au propos.
je comprends très bien l'ensemble organique dont vous parlez, qu'il faut voir le système nerveux comme un tout (et le circuit permanent de Anset que je trouve intéressant mais que je ne comprends pas complètement (je suis sans doute trop computationaliste...)
Au demeurant, vous dites qu'il y a un codage et avez dit plus tôt qu'il n'y a pas de codage/décodage (ce que je crois), aussi c'est justement pour évoquer cette apparente contradiction que j'ai posé ma question en gras, que je repose donc autrement ici :
J'ai compris qu'en effet ce ne sont pas des charges électriques qui se déplacent mais plutôt des ions (potassium et sodium je crois, et donc chargés électriquement comme tout ion) qui alternent entre l'intérieur et l’extérieur de la membrane de la cellule si bien que ça se propage comme une onde (modulation de fréquence dont je parlais). Mais : si on prend UNE terminaison nerveuse sensorielle (par exemple un tout petit endroit de la peau), envoie-t-elle un signal simple ou bien un signal complexe ? (j'ai donné des exemples plus haut, avec le morse par exemple). C'est à dire ce signal qui se propage vers le cerveau est-il toujours le même (donc signal élémentaire) ou bien est-il complexe (et contenant plusieurs informations) ? Car le décodage (qui n'en n'est pas un...) ne sera pas le même. En gros : un signal ondulatoire qui va d'un endroit précis à un autre est-il toujours le même ou bien susceptible d'avoir plusieurs modulations et donc de faire passer plus d'infos ?
En espérant avoir été clair....
merci

[saint.112]

Merci Saint.112 pour ces exemplifications sur la température (je ne suis pas tout à fait d'accord pour le vent car celui-ci fait vraiment baisser la température (on peut fabriquer du froid avec) mais peu importe,

Tu as raison, avec l'eau il y a un effet d'évaporation que j'ai négligé et qui fait baisser la température pour de bon. Ce que je voulais montrer c'est que notre perception du chaud et du froid n'est pas celle de la température de l'air. Les terminaisons nerveuses ne mesurent pas les degrés Celsius (la température extérieure) mais les Joule (le flux de chaleur entrant ou sortant).

Mais : si on prend UNE terminaison nerveuse sensorielle (par exemple un tout petit endroit de la peau), envoie-t-elle un signal simple ou bien un signal complexe ? (j'ai donné des exemples plus haut, avec le morse par exemple). C'est à dire ce signal qui se propage vers le cerveau est-il toujours le même (donc signal élémentaire) ou bien est-il complexe (et contenant plusieurs informations) ?

Ce qui est transmis dans le système nerveux est toujours un signal, par opposition à un simple courant, quel que soit son type. Même s'il est simple c'est une information qui en tant que telle va subir un traitement. Elle est nécessairement codée. Là où il n'y a pas de décodage c'est pour l'homoncule qui serait le destinataire final de l'information.

La système visuel est à mon avis un bon exemple. Le signal initial est créé par les cônes et les bâtonnets de la rétine en fonction des photons qu'ils reçoivent. Les données sont pré-traitées et en quelque sorte compressées dans un système de neurones dans la rétine elle-même qui envoient leurs données via le nerf optique. Il y a donc déjà eu à ce niveau un premier traitement en fonction des contrastes de couleurs et d'intensité lumineuse, de lignes, etc. Le cerveau ne reçoit donc pas les signaux à l'état brut de chacun des récepteurs.
Contrairement à ce qu'on lit parfois, l'œil ne fonctionne pas comme une chambre noire photographique enregistrant une image (inversée) sur la rétine, image que le cerveau redresserait ultérieurement. En fait l'œil voit un point correspondant à la macula, seule zone de vision vraiment précise. Le reste du champ visuel est assez flou et imprécis et ne donne en quelque sorte que le contexte. L'image globale du champ visuel finale est en fait l'intégration temporelle des images ponctuelles données par les mouvements de l'œil balayant constamment le champ. Si l'on gardait les yeux fixes on ne verrait de vraiment nette qu'une zone ponctuelle assez petite.
Le signal est ensuite transmis par les nerfs optiques de chaque œil qui au niveau du chiasma optique font un truc que j'ai toujours trouvé très étrange : les nerfs venant de l'hémirétine droite de chaque œil sont connectés au cortex visuel gauche et vice-versa. Les cortex visuels de chaque hémisphère cérébral traitent ensemble les données des hémichamps visuels opposés des deux yeux.
C'est pour ça que des personnes dont un des cortex visuels est endommagé (celui de droite par exemple) peuvent perdre tout ou partie de la vision de l'hémichamp opposé (le gauche) et ne plus voir ce qui se trouve de ce côté-là.
Chez l'être humain les cortex visuels occupent un volume considérable du cerveau, en rapport avec l'importance de la vision dans le comportement humain. Ils effectuent un traitement massivement parallèle des données dans des centres organisés en couches superposées dédiés aux couleurs, aux lignes horizontales, aux lignes verticales, aux lignes obliques, aux mouvements, etc. Notre vision du champ visuel est donc l'intégration finale des données des deux hémichamps traitées séparément. En plus de ce traitement parallèle des caractéristiques de l'image il y a donc aussi un énorme traitement coopératif d'intégration des deux hémisphères cérébraux en particulier pour donner une vision stéréoscopique.
Je pense qu'aucun informaticien, le plus fou soit-il, aurait jamais eu l'idée de procéder de la sorte.
Il y a aussi une énorme part de traitement logique dans l'organisation du champ de vision et de l'image résultante. C'est ce qui entraine les illusions d'optique : la Lune à son zénith nous parait plus petite que quand elle est plus bas sur l'horizon alors que sa dimension apparente ne change pas. C'est parce que le cortex visuel suppose que ce qui est haut dans le ciel est plus éloigné que ce qui est plus bas et il le fait donc apparaitre plus petit.
Il y a également un grand apport de la mémoire visuelle. De nombreuses expériences ont montré combien notre perception des choses était en partie conditionnée et enrichie par ce que nous avons déjà vu.

Par conséquent il y a bien codage du signal, traitement, intégration, mémorisation, création d'une information finale tout au long d'une chaine. C'est un système de traitement de l'information au même titre que n'importe quel autre comme… hé bien… comme un ordinateur, sauf qu'il ne procède pas du tout de la même façon à absolument tous les niveaux et surtout qu'il n'a pas d'utilisateur final. Il est son propre utilisateur.

Nico

[saint.112]

Dans un papier scientifique que j'ai lu il y a quelque temps il y avait une étude de cas d'un artiste peintre qui à cause d'une tumeur avait perdu la perception des couleurs. Ses yeux n'étaient pas du tout endommagés et envoyaient donc les signaux correspondants. C'était les centres du cortex qui traitent les couleurs qui étaient détruits. Ils voyait donc les choses en noir et blanc et avait même perdu la notion de ce que sont les couleurs. Il ne lui en restait même pas le souvenir.
Moi qui suis daltonien d'un type classique, c'est à dire à cause d'un déficit de cônes sur la rétine, je comprends ce que sont les couleurs bien que je les voie très dégradées et imprécises. Je peux en parler et je comprends ce que le gens en disent même si parfois ça ne correspond à aucune expérience visuelle chez moi.
Cet homme ne pouvait même plus en parler, c'était devenu quelque chose qui lui était étranger. Il en avait aussi perdu l'appétit car les aliments lui paraissaient ternes. Il ne se souvenait pas de la couleur d'une omelette ou d'une pomme.
Pareillement, les personnes qui ne voient plus un hémichamp (gauche ou droit) car le cortex visuel correspondant est endommagé négligent en général le fait qu'il y ait un champ visuel de ce côté. Si l'on pose un verre du côté aveugle elles peuvent soutenir qu'il n'y a aucun verre sur la table. Il faut leur donner une rééducation pour qu'elles pensent à tourner leur regard vers ce côté a priori inexistant pour elles.
Il ne s'agit donc pas seulement d'une question de traitement d'un signal et de la création d'un image. Il y a aussi une part de notre compréhension générale du monde, de notre Weltanschauung.
Nico

[Paradigm]

Bonjour ilelogique, bonjour à tous

A priori, je dirais dans le sens commun, détenir une information c'est savoir quelque chose, et donc connaître le sens, or, dans ce que j’appellerai le passage du cerveau à l'esprit (qui est donc visiblement un point d'ombre aujourd'hui) c'est bien là que je pensais codage/décodage. Je pense à l'information que j'imagine se déplacer dans le système nerveux central. On a constaté la propagation de signaux électriques (de nos capteurs sensoriels vers le cerveau par exemple) et je vois ça comme de l'information dans la mesure où mon esprit semble percevoir une information ("mon doigt brûle") mais aussi parce que j'ai lu que selon les variations de la différence de potentiel (entre l'extérieur et l'intérieur de la membrane du noyau d'un neurone), les signaux qui circulent ne sont pas tous identiques.

Qu'est ce qui laisse croire que les stimulus, signaux de "nature" physique (électromagnétique, acoustique, pression, ...) ou chimique, véhiculeraient de manière intrinsèque du sens "informationnel" tel que vous l'énoncez et qui serait encodé dans les récepteurs sensoriels de "nature" biologique pour engendrer des signaux "bioelectrique" ?

La « transduction du signal » dans le domaine de la physique est un concept qui traduit le passage d'une forme d'énergie à une autre. Par exemple un microphone « transduit » des ondes sonores en courant électrique. Maintenant dans le monde biologique, la transduction cellulaire, il semble que les biologistes aient dégagés plusieurs principes clés même si ils n'ont pas encore compris dans tous les détails (dixit http://www.college-de-france.fr/site...-biologie-.htm). En connaissent-il plus aujourd'hui ?

Qu'est-ce qui nous laisse croire que c'est les ressentis en soi vécus à la première personne (couleur, odeur, son, douleur, ... ) qui seraient une propriété intrinsèque de notre environnent (modalités physique, chimique) et donc traduit en messages "bioelectriques" sensoriel pour être transporté jusqu'au système nerveux central (SNC) qui n'aurait plus qu'a les interpréter pour porter à nos consciences la représentation encodés par ces messages biologiques ainsi véhiculés ? Une forme de réalisme naïf ?

Cordialement

[saint.112]

Erratum.
À la réflexion, je me suis rendu compte que je m'étais emmêlé les crayons ici :

Le signal est ensuite transmis par les nerfs optiques de chaque œil qui au niveau du chiasma optique font un truc que j'ai toujours trouvé très étrange : les nerfs venant de l'hémirétine droite de chaque œil sont connectés au cortex visuel gauche et vice-versa. Les cortex visuels de chaque hémisphère cérébral traitent ensemble les données des hémichamps visuels opposés des deux yeux.

C'est non seulement faux mais incohérent. En fait les hémirétines de chaque œil sont connectées au cortex visuel du même côté, ce qui fait que chaque cortex visuel traite les hémichamps visuels du côté opposé.

Nico