Le monde de la psychologie appliquée est un univers particulier qui se compose d’une multitude de techniques partagées avec le monde du mentalisme et ne forme avec lui en fait, qu’une seule et même entité. Un mentaliste est donc quelqu'un qui a exploré la psychologie assez profondément pour en extraire les techniques utiles, stratégies d’interaction choisies et appliquées avec soin et dans un but précis.

Nous vous déclinons ici 4 techniques de mentalisme très utiles dans un contexte conversationnel.

1) Le Yes set (théorie de l’engagement)

C'est un des piliers de l’influence, issu de la vue systémique de la persuasion développée par  Robert B. Cialdini dans les années 1980. Il est facilement vérifiable et très intuitive, stipule que le fait d’habituer les gens à effectuer une série d’actions les rend beaucoup plus susceptibles d’en effectuer par la suite. Cette idée "d’habituer" les gens prend ses sources directement dans le principe du conditionnement, que nous verrons plus en détail dans un prochain point. Cialdini explique calmement que l’engagement va de pair avec le principe de la cohérence psychologique, qui dit (en gros) que "puisque j’ai fait ceci, je devrais faire cela". Le cerveau cherchant constamment à rationaliser le monde pour mieux le comprendre, il a horreur de l’incohérence. D’où son classement en tant que technique de mentalisme de haut niveau.

2) L’Ancrage émotionnel

Un des effets stupéfiant du monde de la psychologie après l’effet miroir. Cette technique de mentalisme exploitée instinctivement par l’homme depuis des siècles. Mais il aura fallu attendre Ivan Pavlov, précurseur du comportementalisme, pour modéliser le processus de conditionnement au grand jour. En gros : Vous donnez des bonnes croquettes à votre chien, vous agitez une clochette, le chien mange les croquettes. Vous faites ça pendant une semaine, plusieurs fois par jour. A chaque fois que le chien mange, il entend le son des clochettes. Au bout d’une semaine, vous agitez les clochettes mais ne servez plus à manger… Et le chien salive. Vous recommencez des jours plus tard, le chien salive toujours. Que s’est-il passé ? Le chien a associé le son des clochettes à la nourriture et au démarrage de sa digestion. Il a été conditionné à saliver et à penser à sa nourriture au son des clochettes. Et bien sûr ça marche aussi pour les humains. 

Le processus d’ancrage a été largement amélioré et repris dans des domaines aussi divers que la publicité, l’humour, le storytelling, la thérapie, et est à la base du fonctionnement de l’hypnose. Parce que oui, l’ancrage fonctionne AUSSI avec les émotion et est bien sûr très exploité comme technique de mentalisme. 

En combinant  les domaines ci-dessus on "fabrique" la technique en piochant un peu partout et en l’adaptant à la situation. Il faut donc créer une atmosphère agréable et renforcer un lien émotionnel en utilisant la technique de l’ancrage émotionnel ?

3) Hypnose conversationnelle et suggestion d’idées

Nous sommes ici dans l’antichambre de la magie : cette technique de mentalisme, consiste ni plus ni moins en une maîtrise millimétrée du langage et des mots. Et ce contrôle, cette absolue suprématie sur l’histoire que votre cerveau articule, peut donner naissance à des résultats tout-à-fait remarquables. Les objectifs de l’hypnose conversationnelle sont principalement les deux suivants : 

- Éveiller des émotions chez votre interlocuteur en adoptant une forme colorée et percutante de discours

- Communiquer des suggestions d’idées en utilisant les mécanismes des sous-entendus.

Si ces buts conversationnels sont les mêmes que ceux définis dans l’hypnose thérapeutique, leur articulation est différente. On préférera une communication plus fine, car dans l’hypnose conversationnelle, l’environnement est rarement dévoilé (difficile d’être persuasif si on annonce d’emblée qu’on va être persuasif).

Au sein même de l’hypnose conversationnelle, deux techniques de mentalisme sont très souvent exploitées :

- La métaphore sous toutes ses formes (il y a plusieurs niveaux de complexité), qui permet de se projeter dans un cadre extérieur pour être libre de jouer avec les idées souhaitées (on appellera ce travail une communication "indirecte")

- La suggestion directe camouflée, qui permet d'instiguer des évocations agissantes dans le discours avec une dextérité très complexe à maîtriser. L’intonation des mots, la maîtrise des ancrages émotionnels et l’imagination y sont pour beaucoup.

4) La Synchronisation (ou l’effet miroir)

Le mystère et les incroyables résultats associés à l’effet miroir font partie des causes de la nécessité absolue de communiquer les techniques de mentalisme publiquement. L’effet miroir est le sujet d’innombrables recherches de psychologie sociale depuis au moins un demi-siècle. Comment ça marche ? C’est simple. En effet : si vous ressentez une connexion émotionnelle forte avec les gens qui vous ressemblent et qui s’impliquent aussi dans votre relation, c’est parce que vous fonctionnez souvent en "synchronisation" :

Vous pensez souvent aux mêmes choses et aux mêmes moments. Vous utilisez le même langage pour communiquer, les mêmes expressions, parfois le même ton, et les mêmes gestuelles. Vous prenez ou partagez choix et opinions similaires. Vous riez souvent de concert, il vous est plus facile de partager les émotions de l’autre (empathie affective). Etc.

Voilà donc l’effet "miroir", en référence à l’activation des fameux neurones éponymes de nos cerveaux. Essayez de remarquer les mécanismes de synchronisation/désynchronisation entre deux (ou plusieurs, mais c’est plus avancé) personnes autour de vous. Qui se synchronise sur qui ? Essayez de remarquer les conséquences de ces synchros/désynchros sur la qualité de la conversation et sur l’influence des participants… Gare aux surprises. 

Où cela mène-t-il de connaitre ou apprendre plus de techniques de mentalisme ?

Comprendre et développer l’univers de la psychologie appliquée, composée d’une multitude de techniques de mentalisme, vous permettra de les repérer et vous en protéger si elles sont utilisées avec de mauvaises intentions. Cela vous permettra aussi de savoir les utiliser et les améliorer, ce qui peut arriver si vous souhaitez renforcer un lien émotionnel, dynamiser un groupe, ou tout autre objectif.

Horus l'ancien : dieu du ciel, du soleil et de la lune dans la haute antiquité et les époques pré-dynastique jusqu'aux deux premières dynasties égyptiennes, il partageait avec son rival Seth la première place du polythéisme égyptien où de nombreuses divinités composites (mi-humaines, mi-animales) étaient honorées. En réalité chaque région honorait "ses dieux et son créateur" entouré d'une pléiade de divinités confuses et souvent terrifiantes, mais Horus l'Ancien était déjà considéré comme le rassembleur du peuple et le précurseur d'Osiris et de son fils Horus (le jeune). Horus (qui signifie le lointain) est l'antique faucon-chasseur roi du ciel que les anciens d'Edfou assimilaient au dieu du Ciel Béhédety grand dieu de Damanhour et d'Edfou, son oeil droit était le soleil, l'oeil gauche la lune, cette divinité symbolisé par un soleil ailé avec 2 uraeus était placée au-dessus des portes des temples pour éloigner les mauvais esprits. C'est donc un dieu charnière qui avait des origines dans la période archaïque et dont le profil et le symboles a évolué durant les trois siècles nécessaires à la mise en place de la réforme Osirienne. Dès la IIIè dynastie on peut considérer que " Horus fils d'Isis " a supplanté Horus l'Ancien, dieu faucon d'Edfou. Horus, fils d'Isis, s'est symboliquement installé sur le trône de son père. Logiquement, il aurait été impossible de faire construire au peuple l'immense projet des pyramides dont le sens conduit directement au ciel, "sans l'idée maîtresse de résurrection" qu'incarne la personne d'Osiris qui à son tour a transmis ses pouvoirs spirituels et temporels à son fils Horus.
Seth meurtrier de son frère Osiris. Seth était aux temps très anciens, un dieu du sud originaire de la cité d'Ombos. Peut-être d'origine sémitique, il était le dieu gardien des troupeaux de brebis, représenté par un mélange de chien lévrier et d'âne. Péjorativement il deviendra plus tard un chien rouge errant. Au temps pré-dynastique, plusieurs guerres eurent lieu entre le sud et le nord. A une période non déterminée Horus devint le dieu de Hte Egypte et Seth celui du delta. Mais le sud ayant vaincu plusieurs fois le delta, son roi unifia les deux pays et fit proscrire Seth des deux pays en le déclarant indésirable et anathème.
Coup de théâtre entre la IIIe et la Ve dynastie s'installe en Egypte une nouvelle mythologie : Geb et Nout engendrent cinq enfants dont : Osiris, Isis, Seth et Néphthys. Osiris épousera Isis, tandis que Seth épousera Nephthys. Un jour Seth a convié Osiris à un banquet. Au cours du repas, il promit de faire un très beau cadeau à la personne dont les mesures correspondrait à celles d'un sarcophage qu'il avait spécialement fait construire aux dimensions d'Osiris.
Lorsqu'Osiris s'allongea dans le coffre, le couvercle fut refermé et l'ensemble fut jeté dans le Nil ce qui causa la noyade d'Osiris. Même si Isis retrouva le corps inanimé de son époux, Seth le récupéra, dépeça le cadavre en morceaux qu'il dispersa dans tous les nomes d'Egypte. Mais Isis, avec l'aide du dieu Anubis, retrouva les morceaux de son époux, les rassembla et parvint à ressusciter Osiris le temps d'être spirituellement fécondée par lui, car le phallus avait disparu à jamais dans le ventre d'un poisson. Osisis et Isis avaient accompli la première résurrection de l'âme après la mort sur cette Terre.
Isis mettra au monde un garçon auquel elle donnera le nom d'Horus, il vengera son père en émasculant son oncle Seth au cours d'un combat. Seth lui aurait également arraché un oeil, mais Horus le récupéra. Finalement grâce à l'aide du dieu Thot, Horus remontera sur son trône.
Les égyptiens ont également associé par la suite le fourbe Seth à l'image du dieu serpent gigantesque Apopis, image du chaos toujours vaincu mais resurgissant de ses cendres pour essayer d'arrêter chaque jour la barque du soleil qui doit traverser la nuit, il personnifie un esprit méchant et perturbateur de l'ordre.
Seth est aussi le dieu des orages, des tempêtes, du désert et des oasis. Il est le mal nécessaire contre lequel nous sommes obligés de lutter pour assurer notre renaissance spirituelle.
Lors de la deuxième période intermédiaire (-1785 à - 1570) les envahisseurs Hyksos qui avaient assimilé Seth au dieu Baal phénicien, l'adoptèrent comme dieu de leur ville : Avaris, située dans le delta du Nil. (Vers -800, on le considéra comme un homosexuel aux actes stériles et le dieu des étrangers et des envahisseurs malveillants. Sous la période Ptolémaïque il fut souvent représenté sous la forme d'un hippopotame disgracieux, qui par ses cris aigus empêchait les gens de dormir la nuit ou comme un crocodile, animal sournois et dangereux.)
Thot : le grand dieu du Verbe et de la sagesse. Il est à la fois : l'antique dieu de la sagesse, le scribe des dieux et le Seigneur des écritures sacrées qu'on honorait déjà à Hermopolis-Parva dans le delta où on lui attribua parfois l'aspect du dieu-babouin qui l'avait précédé dans ce temple. C'est l'aspect qu'il emprunta pour partir avec le lion Shou à la recherche de la fougueuse et sauvage lionne Tefnout (soeur de Shou et fille de Rê). Dans les Textes des Pyramides on le représente sous la forme céleste d'un homme avec une tête d'ibis. C'est un personnage très important qui participe au jugement des âmes dans le tribunal d'Osiris où il a fonction de noter et de comparer le poids des âmes par rapport au poids que pèse la légère plume de Maât qui est la déesse symbole de la vérité. Comme il se doit on lui attribue pour épouse la déesse Shésat de l'écriture. Thot est également le dieu de la Lune, mais il est également le maître incontesté du verbe, de la parole sage, c'est la raison pour laquelle on l'assimile à la langue du grand dieu Ptah. Avocat talentueux il plaidera au tribunal de l'Ennéade suprême pour la restitution du trône à Horus (héritier d'Osiris) et des organes perdus au cours de la bataille que se livrèrent : Seth et Horus.

L'intelligence artificielle travaille-t-elle en anglais ? 

Des scientifiques de l’EPFL ont montré que les grands modèles de langage semblent utiliser l’anglais en interne même lorsqu’ils sont sollicités dans une autre langue, ce qui pourrait avoir des conséquences en termes de biais linguistiques et culturels.

Les grands modèles de langage (LLM), tels que ChatGPT d’Open AI et Gemini de Google, ont conquis le monde et surprennent par leur capacité à comprendre les utilisatrices et utilisateurs et à leur répondre avec un discours en apparence naturel.

Bien qu’il soit possible d’interagir avec ces LLM dans n’importe quelle langue, ces derniers sont entraînés avec des centaines de milliards de paramètres textuels, principalement en anglais. Certaines personnes ont émis l’hypothèse qu’ils effectuaient la majeure partie de leur traitement interne en anglais et traduisaient ensuite dans la langue cible au tout dernier moment. Mais il y avait peu de preuves de cela, jusqu’à aujourd’hui.

Tests de Llama

Des chercheuses et chercheurs du Laboratoire de science des données (DLAB) de la Faculté informatique et communications de l’EPFL ont étudié le LLM open source Llama-2 (grand modèle de langage IA développé par Meta) pour essayer de déterminer quelles langues étaient utilisées à quels stades de la chaîne informatique.

" Les grands modèles de langage sont entraînés pour prédire le mot suivant. Pour cela, ils font correspondre chaque mot à un vecteur de nombres, c’est-à-dire à un point de données multidimensionnel. Par exemple, l’article le se trouvera toujours exactement à la même coordonnée fixe des nombres ", explique le professeur Robert West, responsable du DLAB.

" Les modèles enchaînent environ 80 couches de blocs de calcul identiques, chacun transformant un vecteur qui représente un mot en un autre vecteur. À la fin de cette séquence de 80 transformations, on obtient un vecteur représentant le mot suivant. Le nombre de calculs est déterminé par le nombre de couches de blocs de calcul. Plus il y a de calculs, plus votre modèle est puissant et plus le mot suivant a de chances d’être correct. "

Comme l’explique la prépublication intitulée Do Llamas Work in English? On the Latent Language of Multilingual Transformers, Robert West et son équipe ont forcé le modèle à répondre après chaque couche chaque fois qu’il essayait de prédire le mot suivant au lieu de le laisser effectuer les calculs à partir de ses 80 couches. Ils ont ainsi pu voir quel mot le modèle aurait prédit à ce moment-là. Ils ont mis en place différentes tâches telles que demander au modèle de traduire une série de mots français en chinois.

" Nous lui avons donné un mot français, puis la traduction en chinois, un autre mot français et la traduction en chinois, etc., de sorte que le modèle sache qu’il est censé traduire le mot français en chinois. Idéalement, le modèle devrait donner une probabilité de 100% pour le mot chinois. Mais lorsque nous l’avons forcé à faire des prédictions avant la dernière couche, nous avons remarqué que la plupart du temps, il prédisait la traduction anglaise du mot français, bien que l’anglais n’apparaisse nulle part dans cette tâche. Ce n’est qu’au cours des quatre ou cinq dernières couches que le chinois est en fait plus probable que l’anglais ", affirme Robert West.

Des mots aux concepts

Une hypothèse simple serait que le modèle traduit la totalité de l’entrée en anglais et la traduit à nouveau dans la langue cible juste à la fin. Mais en analysant les données, les chercheuses et chercheurs sont parvenus à une théorie bien plus intéressante.

Dans la première phase des calculs, aucune probabilité n’est attribuée à l’un ou l’autre mot. Selon eux, le modèle s’attache à résoudre les problèmes d’entrée. Dans la seconde phase, où l’anglais domine, les chercheuses et chercheurs pensent que le modèle se trouve dans une sorte d’espace sémantique abstrait où il ne raisonne pas sur des mots isolés mais sur d’autres types de représentations qui concernent davantage des concepts, sont universels dans toutes les langues et représentent plus un modèle du monde. C’est important car, pour bien prédire le mot suivant, le modèle doit en savoir beaucoup sur le monde et l’un des moyens d’y parvenir est d’avoir cette représentation des concepts.

" Nous supposons que cette représentation du monde en termes de concepts est biaisée en faveur de l’anglais, ce qui serait très logique car les données utilisées pour entraîner ces modèles sont à environ 90% en anglais. Ils cartographient les mots en entrée à partir d’un espace de mots superficiel, dans un espace de signification plus profond avec des représentations de la façon dont ces concepts sont liés les uns aux autres dans la réalité – et les concepts sont représentés de la même manière que les mots anglais, plutôt que les mots correspondants dans la langue d’entrée réelle ", déclare Robert West.

Monoculture et biais

Cette domination de l’anglais amène à se poser la question suivante: " est-ce important "? Les chercheuses et chercheurs pensent que oui. D’après de nombreuses recherches, les structures qui existent dans le langage influencent la manière dont nous construisons la réalité et les mots que nous employons sont profondément liés à la façon dont nous pensons le monde. Robert West suggère de commencer à étudier la psychologie des modèles de langage en les traitant comme des êtres humains et, dans différentes langues, en les interrogeant, en les soumettant à des tests de comportement et en évaluant leurs biais.

" Je pense que cette recherche a vraiment touché un point sensible, car les gens s’inquiètent de plus en plus de ce genre de problème de monoculture potentielle. Les modèles étant meilleurs en anglais, bon nombre de chercheuses et chercheurs étudient aujourd’hui la possibilité d’introduire un contenu en anglais et de le traduire dans la langue souhaitée. D’un point de vue technique, cela pourrait fonctionner, mais je pense que nous perdons beaucoup de nuances, car ce que vous ne pouvez pas exprimer en anglais ne sera pas exprimé ", conclut Robert West.

Des scientifiques percent le secret des poissons ultra-noirs des abysses  

Des chercheurs ont mené une nouvelle étude sur des poissons des abysses qui ont la particularité d'être très difficiles à observer. Ils ont découvert que le secret de leur invisibilité réside dans leur peau ultra-noire qui absorbe 99,95% de la lumière environnante.

Les abysses figurent parmi les milieux les plus méconnus au monde et pour cause. En plus d'être difficilement accessibles, il règne dans ces profondeurs des conditions très particulières. Une pression importante, des températures glaciales mais aussi une lumière inexistante. Les abysses sont pourtant loin d'être désertes, elles abritent même une biodiversité très riche.

Selon les estimations, des centaines de milliers d'espèces évolueraient dans les grandes profondeurs et certaines d'entre elles ont développé de remarquables adaptations. C'est le cas de certains poissons des abysses, dont la peau est tellement noire qu'elle parvient à absorber toute la lumière environnante, les rendant difficiles à observer voire presque invisibles.

Karen Osborn, zoologue du National Museum of Natural History du Smithsonian aux Etats-Unis, a pu constater le phénomène lors d'une précédente opération. Alors qu'elle menait une étude sur les abysses, elle a tenté de photographier des poissons noirs qui s'étaient pris dans des filets. En vain. Malgré un équipement sophistiqué, aucun détail n'apparaissait sur les images.

" Peu importe comment vous installiez la caméra ou l'éclairage - ils absorbaient juste toute la lumière ", a-t-elle raconté dans un communiqué. Intriguée, la spécialiste a décidé de poursuivre les recherches et a réussi à percer le secret de ces poissons noirs. D'après l'étude publiée dans la revue Current Biology, leur pouvoir réside en réalité dans les profondeurs même de leur peau.

Plus de 99,5% de la lumière absorbée

Pour mener ces travaux, Karen Osborn et son équipe ont utilisé un véhicule téléguidé et un filet afin de collecter près de 40 poissons noirs évoluant à plus de 1.500 mètres de profondeur dans les eaux de la baie de Monterey et du golfe du Mexique. Ils ont ensuite ramené les spécimens sur leur bateau et employé un spectromètre pour mesurer la lumière réfléchie par leur peau.

Les chercheurs ont constaté que 16 des espèces collectées absorbaient plus de 99,5% de la lumière. Autrement dit, leur peau apparaissait vingt fois plus noire et réfléchissait bien plus de lumière que les objets noirs classiques. L'un des spécimens, un poisson-pêcheur pas plus grand qu'un tee de golf, ne renvoyait même quasiment aucune lumière, affichant à peine 0,04% de réflectance.

(Photo : Les chercheurs ont identifié seize espèces abyssales à la peau ultra-noire dont ce poisson-ogre Anoplogaster cornuta.)

Ce n'est pas la première fois qu'un tel phénomène est observé chez des animaux. Des plumes et des écailles ultra-noires ont déjà été documentées chez quelques oiseaux et papillons. Mais les espèces observées ici se classent parmi les champions en la matière. " Cette faible réflectance place les poissons des abysses parmi les animaux les plus sombres au monde ", écrivent les auteurs dans leur rapport.

" Avec l'espèce affichant la réflectance la plus basse", les poissons "surpassent la noirceur des papillons ultra-noirs (de 0,06 à 0,5% de réflectance) et égalent celle des oiseaux de paradis les plus foncés (0,05 à 0,31%)", poursuivent-ils. Restait à identifier la source du phénomène.

Un réseau plus dense de structures pigmentées

Les scientifiques ont placé la peau ultra-noire des poissons des abysses sous un microscope électronique et ont constaté qu'elle était très différente d'une peau simplement noire. Dans leurs cellules, les deux présentaient de minuscules structures contenant de la mélanine - le pigment responsable de la coloration de la peau, des cheveux, etc. - mais elles n'avaient pas la même forme, ni la même organisation.

Au sein des peaux ultra-noires, ces structures appelées mélanosomes sont apparues plus grandes et arrangées en une couche bien plus dense. Elles forment ainsi "un piège à lumière super-fin et super efficace", a précisé Karen Osborn. "La lumière ne rebondit pas, la lumière ne traverse pas. Elle pénètre juste dans cette couche et disparaît".

(Photo : Les poissons à la peau ultra-noire tels que ce Poromitra crassiceps présentent des structures appelées mélanosomes très particulières)

D'après les scientifiques, c'est la première fois qu'un tel mécanisme est identifié. Chez les autres animaux, cet effet est obtenu en combinant une couche de mélanine et des structures qui capturent directement la lumière. Les poissons eux, ont développé un système apparemment plus efficace n'utilisant que la mélanine.

" C'est le seul système que nous connaissons qui utilise le pigment lui-même pour contrôler toute lumière non absorbée ", a poursuivi la zoologue. Ce système ayant été observé chez seize espèces distinctes dont plusieurs poissons-dragons du genre Idiacanthus, l'équipe pense qu'il est apparu à plusieurs reprises dans l'arbre généalogique des poissons.

Échapper à toute lumière pour survivre

Pourquoi les poissons ont-ils développé une telle particularité ? Parce dans un milieu où l'obscurité règne et où la moindre lumière vous révèle, ce camouflage ultra-noir peut permettre de faire la différence entre manger ou être mangé, a souligné Alexander Davis, doctorant en biologie de l'université de Duke et premier auteur de l'étude.

(Photo : Le camouflage ultra-noir des poissons leur permet d'échapper à la bioluminescence produite par certaines espèces et donc de passer inaperçu.)

Si la lumière ne parvient pas jusque dans les abysses, de nombreuses créatures ont appris à créer la leur. C'est ce qu'on appelle la bioluminescence. Elle est utilisée pour attirer d'éventuels partenaires, distraire les prédateurs, leurrer des proies ou tout simplement exposer les animaux environnants. Avec leur peau ultra-noire, ces poissons ont ainsi trouvé la technique pour y échapper.

"Si vous voulez vous fondre dans l'obscurité infinie de votre environnement, absorber tous les photons qui vous atteignent est une excellente façon d'y parvenir", a conclu Karen Osborn. En devenant plus noir que noir, ces espèces parviennent à échapper à toute détection à une distance jusqu'à six fois plus courte.



 

La photosynthèse des plantes utilise un tour de passe-passe quantique

Des chercheurs ont observé des similitudes étonnantes entre la photosynthèse des plantes vertes et le fameux "cinquième état de la matière" en mettant le doigt sur un curieux phénomène; ils ont trouvé des liens entre le processus de photosynthèse, qui permet aux végétaux d’exploiter la lumière du soleil, et les condensats de Bose-Einstein, des matériaux dans un état très particulier qui fait intervenir la physique quantique.

"Pour autant que je sache, ces deux disciplines n’ont jamais été connectées auparavant, donc ce résultat nous a semblé très intrigant et excitant", explique David Mazziotti, co-auteur de l’étude.

Son laboratoire est spécialisé dans la modélisation des interactions complexes de la matière. Ces derniers temps, son équipe s’est intéressée aux mécanismes de la photosynthèse à l’échelle des atomes et des molécules. Plus précisément, les chercheurs se sont penchés sur le siège de cette réaction : les chloroplastes, les petites structures chlorophylliennes qui donnent leur couleur aux plantes vertes.

Lorsqu’un photon vient frapper une structure bien précise à la surface de ces chloroplastes (le photosystème II, ou PSII), cela a pour effet d’arracher un électron — une particule élémentaire chargée négativement. Ce dernier devient alors l’acteur principal d’une réaction en chaîne complexe. Le mécanisme est déjà relativement bien connu. Il a été étudié en profondeur par des tas de spécialistes, et c’est aujourd’hui l’une des pierres angulaires de la biologie végétale.

Mais le départ de cet électron laisse aussi ce que les physiciens appellent un trou. Il ne s’agit pas d’une particule à proprement parler. Mais cette structure chargée positivement est aussi capable se déplacer au sein d’un système. Elle peut donc se comporter comme un vecteur d’énergie.

Ensemble, l’électron éjecté et le trou qu’il laisse derrière lui forment un couple dynamique appelé exciton. Et si le rôle du premier est bien documenté, le comportement du second dans le cadre de la photosynthèse n’a quasiment pas été étudié.

C’est quoi, un condensat de Bose-Einstein ?

Pour combler cette lacune, Mazziotti et ses collègues ont réalisé des modélisations informatiques du phénomène. Et en observant les allées et venues de ces excitons, ces spécialistes des interactions de la matière ont rapidement remarqué quelques motifs qui leur ont semblé familiers ; ils rappelaient fortement un concept proposé par Einstein en 1925.

Imaginez un gaz où des particules se déplacent aléatoirement les uns par rapport aux autres, animées par leur énergie interne. En le refroidissant (ce qui revient à retirer de l’énergie au système), on force les atomes à s’agglutiner ; le gaz passe à l’état liquide, puis solide dans certains cas.

Lorsqu’on le refroidit encore davantage pour s’approcher du zéro absolu, les atomes arrivent dans un état où ils n’ont quasiment plus d’énergie à disposition ; ils sont presque entièrement figés dans un état ultra-condensé, séparés par une distance si minuscule que la physique newtonienne traditionnelle ne suffit plus à l’expliquer.

Sans rentrer dans le détail, dans ces conditions, les atomes (ou plus précisément les bosons) qui composent certains matériaux deviennent quasiment indiscernables. Au niveau quantique, ils forment un système unique, une sorte de super-particule où chaque constituant est exactement dans le même état (voir la notion de dualité onde-corpuscule pour plus de détails). On appelle cela un condensat de Bose-Einstein.

Ces objets ne suivent pas les règles de la physique traditionnelle. Ils affichent des propriétés très particulières qui n’existent pas dans les gaz, les liquides, les solides ou le plasma. Pour cette raison, ces condensats sont parfois considérés comme les représentants du "cinquième état de la matière". (après le solide, le liquide, le gaz et le plasma)

De la biologie végétale à la physique quantique

La plus remarquable de ces propriétés, c’est que les condensats de Bose-Einstein sont de vraies autoroutes à particules. D’après la physicienne américaine Louise Lerner, l’énergie s’y déplace librement, sans la moindre résistance. Même si les mécanismes physiques sous-jacents sont différents, on se retrouve dans une situation comparable à ce que l’on trouve dans les supraconducteurs.

Or, d’après les modèles informatiques créés par Mazziotti et ses collègues, les excitons générés par la photosynthèse peuvent parfois se lier comme dans les condensats de Bose-Einstein. C’est une observation particulièrement surprenante, car jusqu’à présent, cela n’a été documenté qu’à des températures proches du zéro absolu. Selon Louise Lerner, c’est aussi étonnant que de voir "des glaçons se former spontanément dans une tasse de café chaud".

Le phénomène n’est pas aussi marqué chez les plantes que dans les vrais condensats de Bose-Einstein. Mais d’après les auteurs de l’étude, cela aurait quand même pour effet de doubler l’efficacité des transferts énergétiques indispensables à la photosynthèse.

De la recherche fondamentale aux applications pratiques

Les implications de cette découverte ne sont pas encore parfaitement claires. Mais il y en a une qui met déjà l’eau à la bouche des chercheurs : ces travaux pourraient enfin permettre d’utiliser les formidables propriétés des condensats de Bose-Einstein dans des applications concrètes.

En effet, même si ces matériaux sont très intéressants sur le papier, le fait de devoir atteindre une température proche du zéro absolu limite grandement leur intérêt pratique. Aujourd’hui, ils sont utilisés exclusivement en recherche fondamentale. Mais puisqu’un phénomène comparable a désormais été modélisé à température ambiante, les chercheurs vont pouvoir essayer d’utiliser ces mécanismes pour concevoir de nouveaux matériaux aux propriétés très intéressantes.

"Un condensat d’excitons parfait est très sensible et nécessite des conditions très spécifiques", précise Mazziotti. "Mais pour les applications réalistes, c’est très excitant de voir que ce phénomène qui augmente l’efficacité du système peut survenir à température ambiante", se réjouit-il.

A long terme, cette découverte va sans doute contribuer à la recherche fondamentale, en biologie végétale mais aussi en physique quantique pure. Cela pourrait aussi faire émerger une nouvelle génération de composants électroniques très performants. Il sera donc très intéressant de suivre les retombées de ces travaux encore balbutiants, mais exceptionnellement prometteurs.

L'algorithme simple que les fourmis utilisent pour construire des ponts

Même sans personne pour les diriger, les fourmis légionnaires travaillent en groupe pour construire des ponts avec leurs corps. De nouvelles recherches révèlent les règles simples qui conduisent à un comportement de groupe aussi complexe.

Les fourmis légionnaires forment des colonies de plusieurs millions d'individus, mais n'ont pas de foyer permanent. Elles traversent la jungle chaque nuit à la recherche de nouveaux lieux de recherche de nourriture. En chemin, elles accomplissent des prouesses logistiques qui feraient la fierté d'un général quatre étoiles, notamment la construction de ponts avec leur propre corps.

Tout comme les essaims de robots bon marché et stupides que j’ai étudiés dans mon récent article, les fourmis légionnaires gèrent cette coordination sans chef et avec des ressources cognitives minimales. Une fourmi légionnaire individuelle est pratiquement aveugle et possède un cerveau minuscule qui ne peut pas même commencer à comprendre leur mouvement collectif élaboré. " Il n’y a pas de chef, pas de fourmi architecte qui dit ‘nous devons construire ici’ ", a déclaré Simon Garnier , directeur du Swarm Lab au New Jersey Institute of Technology et co-auteur d’une nouvelle étude qui prédit quand une colonie de fourmis légionnaires décidera de construire un pont.

L’étude de Garnier permet d’expliquer non seulement comment les fourmis non organisées construisent des ponts, mais aussi comment elles accomplissent la tâche encore plus complexe qui consiste à déterminer quels ponts valent la peine d’être construits.

(vidéo : Alors que l'écart s'élargit lentement, un pont de fourmis armée s'effondre puis se rétablit.)

Pour comprendre comment cela se déroule, prenons le point de vue d’une fourmi en marche. Lorsqu’elle rencontre un obstacle sur son chemin, elle ralentit. Le reste de la colonie, qui avance toujours à 12 centimètres par seconde lui marche dessus. À ce stade, deux règles simples s’appliquent.

La première dicte à la fourmi que lorsqu’elle sent d’autres fourmis marcher sur son dos, elle doit se figer. " Tant que quelqu’un te marche dessus, tu restes immobile ", explique Garnier.

Le même processus se répète chez les autres fourmis : elles enjambent la première fourmi, mais — oh, oh — l’espace est toujours là, donc la fourmi suivante ralentit, se fait piétiner et se fige sur place. De cette façon, les fourmis construisent un pont suffisamment long pour enjamber l’espace qui se trouve devant elles. Les fourmis qui suivent dans la colonie peuvent alors marcher dessus.

Mais ce n’est pas tout. Les ponts impliquent des compromis. Imaginez qu’une colonie de fourmis se retrouve face à un trou en forme de V sur son chemin. La colonie ne veut pas faire le tour complet du trou – cela prendrait trop de temps – mais elle ne construit pas non plus de pont sur la partie la plus large du trou, ce qui minimiserait la distance à parcourir par la colonie. Le fait que les fourmis légionnaires ne construisent pas toujours le pont qui minimise la distance suggère qu’il existe un autre facteur dans leur calcul inconscient.

(Photo : un contour- espace en forme de V offre aux fourmis un compromis : un chemin plus direct nécessitera plus de fourmis pour le construire.)

" En écologie, quand on voit quelque chose de ce genre, cela signifie généralement qu'il y a un rapport coût-bénéfice ", explique Garnier. " On essaie de comprendre : quel est le bénéfice et quel est le coût ? "

Selon les écologistes, le prix à payer est que les fourmis piégées dans les ponts ne sont pas disponibles pour d’autres tâches, comme la recherche de nourriture. À tout moment au cours d’une marche, une colonie peut entretenir entre 40 et 50 ponts - avec une seule fourmi et jusqu’à 50 fourmis par pont. Dans un article de 2015 , Garnier et ses collègues ont calculé que jusqu’à 20 % de la colonie peut être occupée dans des ponts à la fois. À ce stade, un itinéraire plus court ne vaut tout simplement pas les fourmis supplémentaires qu’il faudrait pour créer un pont plus long.

Sauf que, bien sûr, les fourmis individuelles n’ont aucune idée du nombre de leurs congénères qui se maintiennent dans un tel  pont-passage. Et c’est là qu’entre en jeu la deuxième règle. Lorsque les fourmis individuelles exécutent l’algorithme de " pontage ", elles sont sensibles à la bousculade. Lorsque le trafic sur leur dos dépasse un certain niveau, elles restent en place, mais lorsque ce niveau descend en dessous d’un certain seuil – peut-être parce que trop d’autres fourmis sont maintenant occupées à construire elles-mêmes un pont – la fourmi se débloque et rejoint la marche.

Cette nouvelle étude est le résultat d'expériences menées sur des fourmis légionnaires dans la jungle panaméenne en 2014. Sur la base de ces observations, les chercheurs ont créé un modèle qui quantifie la sensibilité des fourmis au passage des piétons et prédit quand une colonie franchira un obstacle et quand elle décidera, en quelque sorte, qu'il vaut mieux faire le tour.

" Nous essayons de déterminer si nous pouvons prédire dans quelle mesure les fourmis prendront des raccourcis en fonction de la géométrie de leur environnement ", a déclaré Garnier.

L'évolution semble avoir doté les fourmis armées de l'algorithme idéal pour construire des ponts à la volée. Les chercheurs qui travaillent à la construction d'essaims de robots simples cherchent encore les instructions qui permettront à leurs machines bon marché d'accomplir des prouesses similaires. L'un des défis auxquels ils doivent faire face est que la nature fabrique des fourmis de manière plus fiable et à moindre coût que les humains ne peuvent fabriquer des robots-essaims, dont les batteries ont tendance à s'épuiser. Le deuxième défi est qu'il est très possible que le comportement des fourmis armées soit régi par d'autres règles que les deux simples exemples décrits ici.

" Nous décrivons les fourmis légionnaires comme des êtres simples, mais nous ne comprenons même pas ce qu'elles font. Oui, elles sont simples, mais peut-être pas aussi simples qu'on le pense ", a déclaré Melvin Gauci , chercheur à l'Université de Harvard qui travaille sur la robotique en essaim. 

La durée de votre vie dépend beaucoup de l'endroit où vous êtes né...

(par ordre décroissant)

1 Monaco 87

2 Saint-Marin 86

3 Hong Kong 86

4 Japon 85

5 Corée du Sud 85

6 Saint-Barthélemy 85

7 Andorre 84

8 Polynésie française 84

9 Suisse 84

10 Australie 84

11 Italie 84

12 Singapour 84

13 Espagne 84

14 Liechtenstein 84

15 Réunion 84

16 Gibraltar 84

17 Malte 84

18 Norvège 84

19 France 84

20 Suède 84

21 Guernesey 84

22 Macao 83

23 Saint-Siège 83

24 Émirats arabes unis 83

25 Islande 83

26 Martinique 83

27 Canada 83

28 Israël 83

29 Irlande 83

30 Portugal 83

31 Qatar 83

32 Bermudes 83

33 Luxembourg 82

34 Pays-Bas 82

35 Belgique 82

36 Guadeloupe 82

37 Nouvelle-Zélande 82

38 Autriche 82

39 Danemark 82

40 Finlande 82

41 Grèce 82

42 Porto Rico 82

43 Chypre 82

44 Slovénie 82

45 Allemagne 82

46 Royaume-Uni 82

47 Bahreïn 82

48 Chili 82

49 Maldives 82

50 Île de Man 81

51 Costa Rica 81

52 Taïwan 81

53 Koweït 81

54 Îles Caïmans 81

55 Saint-Martin 81

56 Îles Féroé 81

57 Oman 80

58 Tchéquie 80

59 Maillot 80

60 Panama 80

61 Albanie 80

62 Anguilla 80

63 États-Unis 80

64 Îles Malouines 80

65 Estonie 79

66 Arabie Saoudite 79

67 Îles Mariannes du Nord 79

68 Nouvelle-Calédonie 79

69 Pologne 79

70 Croatie 79

71 Îles Wallis et Futuna 79

72 Slovaquie 79

73 Uruguay 78

74 Cuba 78

75 Kosovo 78

76 Chine 78

77 Îles Turques-et-Caïques 78

78 Bosnie-Herzégovine 78

79 Jordanie 78

80 Pérou 78

81 Colombie 78

82 Liban 78

83 Iran 78

84 Antigua-et-Barbuda 78

85 Sri Lanka 78

86 Turquie 78

87 Bonaire 78

88 Équateur 78

89 Argentine 78

90 Macédoine du Nord 78

91 Guam 78

92 Îles Vierges britanniques 78

93 Polynésie 78

94 Monténégro 77

95 Guyane française 77

96 Hongrie 77

97 Tokelau 77

98 Curaçao 77

99 Serbie 77

100 Sainte-Hélène 77

101 Saint-Pierre-et-Miquelon 77

102 Malaisie 77

103 Tunisie 77

104 Thaïlande 77

105 Saint-Martin 77

106 Algérie 77

107 Aruba 77

108 Barbade 76

109 Montserrat 76

110 Lettonie 76

111 Mayotte 76

112 Cap-Vert 76

113 Lituanie 76

114 Roumanie 76

115 Brésil 76

116 Arménie 76

117 Bulgarie 76

118 Îles Vierges américaines 76

119 Maroc 76

120 Brunei 76

121 Îles Cook 76

122 Grenade 76

123 Mexique 75

124 Maurice 75

125 Nicaragua 75

126 Bangladesh 75

127 Vietnam 75

128 Ukraine 75

129 Bahamas 75

130 Géorgie 75

131 Biélorussie 75

132 Azerbaïdjan 75

133 Kazakhstan 75

134 Paraguay 74

135 République dominicaine 74

136 Belize 74

137 Suriname 74

138 Corée du Nord 74

139 Trinité-et-Tobago 74

140 Bhoutan 74

141 Russie 74

142 Tonga 73

143 Honduras 73

144 Libye 73

145 Seychelles 73

146 Samoa américaines 73

147 Palestine 73

148 Sainte-Lucie 73

149 Syrie 73

150 Guatemala 73

151 Venezuela 73

152 Ouzbékistan 73

153 Irak 73

154 Salvador 73

155 Inde 72

156 Saint-Kitts-et-Nevis 72

157 Mongolie 72

158 Tadjikistan 72

159 Égypte 72

160 Kirghizistan 72

161 Samoa 72

162 Vanuatu 72

163 Sahara occidental 72

164 Jamaïque 72

165 Saint-Vincent-et-les-Grenadines 72

166 Moldavie 71

167 Dominique 71

168 Indonésie 71

169 Cambodge 71

170 Népal 71

171 Îles Salomon 71

172 Guyane 70

173 Turkménistan 70

174 Groenland 70

175 Niue 70

176 Sao Tomé-et-Principe 70

177 Philippines 70

178 Yémen 70

179 Palaos 69

180 Laos 69

181 Botswana 69

182 Sénégal 69

183 Érythrée 69

184 Mauritanie 69

185 Bolivie 69

186 Ouganda 69

187 Gabon 69

188 Rwanda 68

189 Timor-Leste 68

190 Pakistan 68

191 Éthiopie 68

192 Malawi 68

193 Namibie 68

194 Fidji 68

195 Micronésie 68

196 Tanzanie 67

197 Tuvalu 67

198 Birmanie 67

199 Comores 67

200 Îles Marshall 67

201 Kiribati 67

202 Soudan 67

203 Zambie 67

204 Afghanistan 67

205 Afrique du Sud 66

206 Djibouti 66

207 Papouasie-Nouvelle-Guinée 66

208 Gambie 66

209 Congo 66

210 Ghana 66

211 Haïti 65

212 Angola 65

213 Guinée-Bissau 64

214 Eswatini 64

215 Cameroun 64

216 Guinée équatoriale 64

217 Madagascar 64

218 Kenya 64

219 Burundi 64

220 Mozambique 64

221 Zimbabwe 63

222 Togo 63

223 Libéria 62

224 Nauru 62

225 Côte d'Ivoire 62

226 RDC 62

227 Sierra Leone 62

228 Niger 62

229 Burkina Faso 61

230 Bénin 61

231 Guinée 61

232 Mali 61

233 Somalie 59

234 Lesotho 58

235 République centrafricaine 58

236 Soudan du Sud 58

237 Tchad 55

238 Nigéria 55

Des guerriers mystérieux ont effectué la migration la plus rapide de l'histoire ancienne. L'adn confirme que les Avars sont passés la Mongolie à la Hongrie en l'espace d'une ou deux décennies.

Les Avars, mystérieux guerriers à cheval , ont contribué à accélérer la fin de l'Empire romain. Ils ont dominé les plaines entre Vienne et Belgrade en Serbie, pendant plus de deux siècles. Puis ils ont disparu sans laisser de trace. Les chercheurs ont cherché leurs origines depuis lors. Aujourd'hui, des preuves archéologiques et génétiques révèlent que les Avars étaient des migrants venus de Mongolie et que leur migration fut alors la progression longue distance le plus rapide de l'histoire de l'humanité.

Les Avars n'avaient pas d'archives écrites. Les tombes et les récits historiques suggèrent qu'ils ont dominé les plaines de l'actuelle Hongrie peu après leur arrivée en Europe, il y a environ 1500 ans. Ils enterraient leurs élites dans d'immenses tumulus, entourés d'armes et de récipients en or et en argent finement décorés. Ils étaient souvent enterrés avec des chevaux et des équipements d'équitation. (Les plus anciens étriers d'Europe proviennent de leurs tombes).

Ce sont ces sépultures très élaborées qui ont fourni des indices sur les origines des Avars. Une équipe internationale de chercheurs a extrait de l'ADN ancien des squelettes de dizaines d'hommes et de femmes de haut rang enterrés dans 27 sites de l'actuelle Hongrie. En comparant cet ADN avec les bases de données existantes sur l'ADN ancien, l'équipe a découvert que les correspondances les plus proches provenaient de tombes datant du sixième siècle dans ce qui est aujourd'hui la Mongolie. "Génétiquement parlant, les Avars d'élite ont un profil très, très oriental", déclare Choongwon Jeong, co-auteur et généticien à l'Université nationale de Séoul.

Les premières sépultures avars correspondent presque parfaitement à celle d'un individu enterré quelques décennies plus tôt dans l'est de la Mongolie, ainsi les premiers Avars d'Europe ont probablement fait eux-mêmes un voyage de près de 7 000 kilomètres. Ils ont probablement profité de leur mode de vie nomade, des réseaux commerciaux qui s'étendaient dans la vaste steppe et de leurs prouesses à cheval pour se déplacer rapidement dans les prairies d'Eurasie. "L'ADN est si proche qu'il ne doit pas y avoir plus d'une génération d'écart, voire moins", déclare Jeong.

Ces données génétiques corroborent deux récits historiques sur les origines des Avars. Une source chinoise du VIe siècle décrit un peuple de steppe énigmatique appelé les Rouran, un des nombreux groupes de nomades à cheval qui ont déferlé des steppes mongoles qui attaquaient leurs frontières septentrionales. L'empire des prairies du Rouran aurait été vaincu par des nomades rivaux en 552 de notre ère.

Et, à un continent de là, et à peine 15 ans plus tard, des diplomates de Byzance, puissants vestiges orientaux de l'Empire romain autrefois puissant, signalent l'arrivée d'un nouveau groupe venu de l'est sur les rives de la mer Caspienne. Les nouveaux arrivants se nommaient Avars et se disaient apparentés à un peuple lointain connu sous le nom de Rouran. Leur histoire d'origine était-elle vraie, ou simplement une vantardise ?

Les nouvelles données génétiques semblent répondre à cette question selon Walter Pohl, historien à l'université de Vienne. "Nous avons des  indications très claires qu'ils provenaient sûrement du cœur de l'empire Rouran. Ils étaient les voisins des Chinois."

Après leur arrivée aux marges de l'Empire romain, les Avars ont poussé vers l'Europe centrale, conquérant les plaines le long du Danube entre les actuelles Vienne et Belgrade, assiégeant même Constantinople, aujourd'hui Istanbul, en 623 avant J.-C. Ils furent finalement vaincus par Charlemagne - un roi dont l'armée, plus grande et plus performante, détruisit leur capitale et finit par unifier la majeure partie de l'Europe pour la première fois depuis des siècles - à la fin des années 700.

Pour en savoir plus sur la structure de la société avar, les chercheurs ont comparé les tombes avars de différentes périodes, localisations et couches sociales. Leurs tombes et leurs gènes suggèrent que les membres de l'élite de la société Avar formaient un groupe soudé. L'ADN des sépultures des élites au début des années 700 présente encore des caractéristiques est-asiatiques, ce qui suggère que les élites ne se mélangeaient pas à la population européenne locale. Les sépultures moins ornées situées plus loin du centre du royaume, quant à elles, présentent une ascendance plus mélangée.

"Les non-élites se sont probablement mélangées à la population locale", déclare Guido Gnecchi-Ruscone, généticien des populations à l'Institut Max Planck d'anthropologie évolutive, "mais il apparaît que l'élite est restée homogène".

Les preuves génétiques suggèrent également que le groupe qui s'est déplacé de la Mongolie vers la Hongrie était beaucoup plus important que ce que les chercheurs avaient prévu. Si les arrivants n'avaient été qu'un petit groupe de guerriers et leurs épouses, leurs descendants auraient présenté de puissants signaux génétiques de consanguinité après deux siècles. Mais il n'y a pas de tels signaux, la plupart des restes étudiés dans les tombes d'élite conservent une puissante signature est-asiatique. Cela suggère que la population était forte de dizaines de milliers de personnes ou que d'autres migrants de leur patrie ont continué à rejoindre les Avars en Europe pendant des décennies après leurs premières conquêtes.

Selon les archéologues, cette étude multidisciplinaire marque un tournant par rapport aux recherches qui se limitent à l'examen des données génétiques pour faire des déclarations hâtives sur les migrations passées. "Ils essaient d'examiner des questions sociales et des échelles de temps plus fines, et c'est la direction que nous devrions prendre", déclare Bryan Miller, archéologue à l'université du Michigan à Ann Arbor. "C'est le genre d'article qu'il faut pour une parution au sujet de génomique".

Ce qui s'est passé après la défaite des Avars face à Charlemagne reste flou. Leur signature génétique s'est rapidement réduite à presque rien dans les régions qu'ils ont autrefois gouvernées, dit Gnecchi-Ruscone. "Quelque chose s'est produit, mais nous ne savons pas quoi : ont-ils déménagé ? Sont-ils simplement submergés par la population locale ? C'est l'une des choses que nous voulons découvrir". 

La lenteur insoupçonnée de nos pensées mise en lumière par une étude récente

Seulement 10 bits par seconde, contre un milliard pour les systèmes sensoriels.

Alors que nos systèmes sensoriels traitent les informations à une vitesse d’un milliard de bits par seconde, nos pensées ne seraient traitées par le cerveau qu’à une vitesse de 10 bits par seconde, selon une étude. Ce paradoxe pourrait expliquer l’impression erronée que notre cerveau peut s’engager dans plusieurs pensées simultanément, alors qu’il en traite probablement une à la fois. Ces résultats soulèvent de nombreuses questions et pourraient conduire à des changements de paradigme pour de nombreuses disciplines neuroscientifiques.

La plupart d’entre nous avons l’impression que nos pensées sont plus riches et plus nombreuses que ce que nous sommes capables d’exprimer en temps réel. Ce " problème de bande passante " a stimulé les recherches dans le domaine des interfaces cerveau-ordinateur, dont l’un des objectifs serait d’augmenter la vitesse à laquelle nos pensées sont traitées. Il a notamment été suggéré que la rapidité à laquelle nos pensées sont exprimées est limitée uniquement par la lenteur de la parole ou de l’écriture. Le domaine intéresse particulièrement les grands noms de la tech, comme Elon Musk (PDG de Tesla et de Space X, entre autres), tel que nous l’avons abordé dans un précédent article d’investigation.

Cependant, une nouvelle étude des chercheurs du California Institute of Technology (Caltech), suggère que notre processus de pensée est bien plus lent qu’on le pensait. " Le cerveau humain est bien moins impressionnant qu’on pourrait le croire ", explique le co-auteur de l’étude et neuroscientifique de Caltech, Markus Meister, au Scientific American. " Il est incroyablement lent lorsqu’il s’agit de prendre des décisions, et il est ridiculement plus lent que n’importe lequel des appareils avec lesquels nous interagissons ", affirme-t-il. Cela signifie que nos pensées resteraient toujours lentes, même en utilisant une interface cerveau-ordinateur.

100 millions de fois plus lents que les systèmes sensoriels

L’équipe de Caltech a utilisé des techniques issues de la théorie de l’information pour analyser une vaste quantité de littérature scientifique sur les comportements cognitifs humains, tels que la lecture et l’écriture, les jeux vidéo et la résolution de Rubik’s Cubes. L’étude s’appuie également sur plusieurs décennies de travaux montrant que les humains ne peuvent percevoir de manière sélective qu’une petite partie des informations provenant des systèmes sensoriels. Les recherches antérieures ont donc déjà mis en évidence un écart entre notre processus de pensées et nos systèmes sensoriels, mais manquaient de données quantitatives.

D’après les résultats, publiés dans la revue Neuron, la vitesse des processus de pensées humaines serait généralement de 10 bits par seconde, soit environ la même vitesse que les frappes sur un clavier ou une conversation. En revanche, nos systèmes sensoriels traiteraient les informations à une vitesse d’un milliard de bits par seconde, soit 100 millions de fois plus vite que les pensées. " C’est un chiffre extrêmement faible ", explique Meister dans un communiqué. " À chaque instant, nous extrayons seulement 10 bits du milliard d’informations que nos sens captent et nous les utilisons pour percevoir le monde qui nous entoure et prendre des décisions. "

À titre de comparaison, une connexion Wi-Fi standard peut par exemple traiter 50 millions de bits par seconde d’informations. En outre, d’après les calculs des chercheurs, la quantité totale d’informations qu’un humain pourrait apprendre au cours de toute sa vie pourrait tenir dans une simple clé USB.

D’après les chercheurs, cet écart expliquerait pourquoi nous avons l’impression erronée de pouvoir saisir simultanément tous les détails de l’environnement qui nous entoure et traiter plusieurs pensées à la fois. Cette impression serait complètement erronée, car lorsqu’on demande par exemple à une personne de décrire ce qu’elle voit en dehors de l’objet sur lequel son regard est focalisé, elle " ne distingue pratiquement rien ", indique l’expert. Le même phénomène se produirait pour les processus de réflexion : nous avons l’impression qu’on peut s’engager dans plusieurs réflexions à la fois, mais en réalité, le cerveau ne peut en traiter qu’une à la fois.

Un écart dû à l’évolution du cerveau ?

Ces résultats soulèvent un certain nombre de questions, notamment : pourquoi y a-t-il un tel écart entre le cerveau et les systèmes sensoriels ? Comment le cerveau filtre-t-il les millions d’informations provenant de ces derniers pour ne prendre en charge que 10 bits par seconde ? Le cerveau compte plus de 85 milliards de neurones, dont un tiers est dédié à la réflexion de haut niveau, et chaque neurone pourrait facilement prendre en charge plus de 10 bits d’information par seconde. Alors pourquoi ne pouvons-nous traiter qu’une pensée à la fois alors que les systèmes sensoriels en traitent plusieurs millions à la fois ? L’écart ne serait pas aussi élevé si nous étions capables de traiter 1 000 pensées en parallèle, chacune à 10 bits par seconde.

L’équipe suggère que la manière dont notre cerveau a évolué pourrait répondre à au moins l’une des questions. Des études suggèrent que les premiers organismes dotés d’un système nerveux s’en servaient principalement pour se déplacer, se nourrir et fuir les prédateurs. Si notre cerveau a évolué à partir de ce système très simple de cheminement de pensées, il serait logique que nous puissions aujourd’hui n’en traiter qu’une à la fois.

" Nos ancêtres ont choisi une niche écologique dans laquelle le monde est suffisamment lent pour rendre la survie possible ", expliquent les chercheurs dans leur document. " En fait, les 10 bits par seconde ne sont nécessaires que dans les situations les plus défavorables, et la plupart du temps, notre environnement évolue à un rythme beaucoup plus lent ", ajoutent-ils. Des recherches supplémentaires seront nécessaires pour décrypter comment cette contrainte (une pensée à la fois) est encodée dans les circuits cérébraux.

Par ailleurs, ces résultats pourraient remodeler la manière dont les chercheurs en neurosciences mènent leurs travaux. " Toute théorie du cerveau qui cherche à rendre compte de toutes les choses fascinantes que nous pouvons faire, comme planifier et résoudre des problèmes, devra tenir compte de ce paradoxe [l’écart cerveau-systèmes sensoriels] ", conclut Nicole Rust, neuroscientifique à l’Université de Pennsylvanie, qui n’a pas participé à la nouvelle étude.

Les secrets de la conscience : l'imagerie cérébrale révèle pour la première fois des connexions critiques 

Des chercheurs américains ont réussi à cartographier un réseau cérébral essentiel dans l'intégration de l'éveil et de la conscience humaine, en utilisant des techniques d'IRM multimodales avancées. Cette approche offre de nouvelles pistes pour traiter certains troubles neurologiques.

(Image : illustration d'une galaxie dans la silhouette d'une tête humaine représentant l'éveil de la conscience)

Au cœur des neurosciences se trouve un défi complexe : comprendre les fondements de la conscience humaine. Entre éveil et perception, se dessinent des réseaux cérébraux dont les mystères ont longtemps échappé à nos outils d'observation. Mais grâce à la neuro-imagerie, les chercheurs ont identifié un réseau cérébral crucial pour la conscience humaine.

Dans un article publié le 1er mai 2024 dans Science Translational Medicine, un groupe de chercheurs du Massachusetts General Hospital et du Boston Children's Hospital, aux États-Unis, tous deux faisant partie du système de santé Mass General Brigham, ont réussi à cartographier un réseau cérébral sous-cortical crucial dans l'intégration de l'éveil et de la conscience humaine. 

Éveil et conscience : deux dimensions de l'activité cérébrale

L'éveil concerne l'activité et l'attention du cerveau, tandis que la conscience implique nos pensées et sensations résultant de l'intégration d'informations sensorielles et émotionnelles. Il est intéressant de noter que ces deux aspects de la conscience peuvent être dissociés, comme chez les patients en état végétatif qui présentent des cycles d'éveil mais une absence de conscience.

Si le cortex cérébral est considéré comme le siège principal des processus neuronaux de la conscience, les voies sous-corticales ascendantes du tronc cérébral, de l'hypothalamus, du thalamus et du cerveau basal sont essentielles pour l'éveil. Les voies ascendantes transportent des informations sensorielles et des signaux moteurs depuis le tronc cérébral vers le cerveau.

Visualiser les connexions cérébrales à une résolution submillimétrique

À l'aide de techniques d'IRM multimodales avancées, les chercheurs ont pu visualiser les connexions cérébrales à une résolution spatiale submillimétrique.

Cette approche leur a permis de cartographier des connexions jusqu'alors inconnues entre le tronc cérébral, le thalamus, l’hypothalamus, le prosencéphale basal et le cortex cérébral, formant ainsi ce qu'ils nomment le "réseau d'éveil ascendant par défaut", essentiel pour maintenir l'éveil.

Le tronc cérébral est une partie essentielle du cerveau située à la base, qui contrôle des fonctions vitales comme la respiration et la fréquence cardiaque. Le thalamus agit comme un relais pour les informations sensorielles, aidant à les transmettre au cortex cérébral pour le traitement. L’hypothalamus joue un rôle clé dans la régulation des fonctions corporelles telles que la faim, la soif, et le sommeil. Le prosencéphale basal est impliqué dans le contrôle des mouvements et des émotions. Le cortex cérébral est la couche externe du cerveau responsable des fonctions cognitives supérieures telles que la pensée, la perception et la conscience. Ensemble, ces régions forment un réseau appelé le "réseau d'éveil ascendant par défaut", crucial pour maintenir l'état de veille et la conscience dans le cerveau.

(Illustration : Anatomie du cerveau en coupe)

"Notre objectif était de cartographier un réseau cérébral (ensemble de régions du cerveau qui travaillent conjointement pour effectuer des fonctions spécifiques, connectées par des voies de communication neuronales) crucial pour la conscience humaine et de fournir aux cliniciens des outils améliorés pour détecter, prédire et favoriser la récupération de la conscience chez les patients atteints de graves lésions cérébrales", explique Brian Edlow, premier auteur de l'étude, co-directeur du Neuroscience Mass General et directeur associé du Center for Neurotechnology and Neurorecovery (CNTR), dans un communiqué.

Ce réseau " ascendant par défaut de l'éveil" maintient l'éveil dans le cerveau conscient au repos. Le concept d'un réseau " par défaut" repose sur l'idée que certains systèmes de neurones dans le cerveau sont le plus activement fonctionnels lorsque le cerveau est dans un état de repos conscient. En revanche, d'autres réseaux sont plus actifs lorsque le cerveau effectue des tâches dirigées vers des objectifs.

Intégration des données IRM pour cartographier le réseau cérébral

Pour étudier les propriétés fonctionnelles de ce réseau cérébral par défaut, les chercheurs ont combiné des techniques d'imagerie cérébrale avancées, intégrant des données de tractographie par IRM de diffusion ex vivo (cultures cellulaires) et d'IRM fonctionnelle (IRMf) in vivo (humain) à 7 Tesla (7-T).

Les données d'IRM ont ainsi permis de localiser les zones dans le cerveau et d'étudier leurs connexions à l'aide de techniques de tractographie par IRM de diffusion. L’analyse des données d'IRM fonctionnelle, quant à elle, a permis aux chercheurs de comprendre comment ces connexions influent sur l'état d'éveil et de conscience du cerveau humain.

Ces analyses ont finalement révélé des connexions fonctionnelles entre le réseau ascendant par défaut du tronc cérébral et le réseau mode par défaut cortical qui contribue à la conscience de soi dans le cerveau conscient au repos. Les cartes de connectivité structurelle et fonctionnelles complémentaires fournissent une base neuroanatomique pour intégrer l'éveil et la conscience dans la conscience humaine.

(image en coupe montrant un exemple de données de tractographie par IRM de diffusion. Il s'agit là d'une vue latérale du tractus moteur, le tractus corticospinal, d'un sujet humain.)

Feuille de route pour mieux comprendre 

"Les connexions cérébrales humaines que nous avons identifiées peuvent être utilisées comme une feuille de route pour mieux comprendre un large éventail de troubles neurologiques associés à une conscience altérée, allant du coma, aux crises, au syndrome de mort subite du nourrisson (SIDS)", précise Hannah Kinney, MD, Professeure Émérite à l'Hôpital pour Enfants de Boston et à l'École de Médecine de Harvard, dans un communiqué.

Les données de cette étude pourraient servir de base pour comprendre divers troubles neurologiques liés à une altération de la conscience. Les chercheurs ont mis à disposition des données IRM et des méthodes de cartographie cérébrale, ainsi qu'un nouvel atlas du Réseau Ascendant de l'Éveil de Harvard, pour soutenir de futures recherches dans ce domaine.

Les auteurs mènent actuellement des essais cliniques pour stimuler le réseau ascendant par défaut de l'éveil chez les patients en coma après une lésion cérébrale traumatique, dans le but de réactiver le réseau et de restaurer la conscience.