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19 août 2017 6 19 /08 /août /2017 08:00

DOSSIER Pour la SCIENCE 92

Intelligence : Notre cerveau a-t-il atteint ses limites ?

(Douglas FOX)

Les lois de la physique empêcheraient notre cerveau d'évoluer en une machine à penser plus efficace, figeant sa taille et les performances de nos neurones.

Le biologiste Espagnol Santiago Ramón y Cajal comparait les circuits du système visuel des insectes aux mécanismes d'une montre suisse. Il admirait moins les mammifères qu'il comparait à une grosse horloge franc-comtoise pleine de vide ! De fat, une abeille avec son cerveau de 1 milligramme peut effectuer des tâches aussi complexes qu'un mammifère.

L'abeille étonne par ce qu'elle peut faire, de l'autre côté, un éléphant avec son cerveau 5 millions de fois plus volumineux ressemble à un empire mésopotamien miné par son organisation tentaculaire. L'influx nerveux traverse son cerveau 100 fois moins vite que chez l'insecte. Il est lent et gaspille ses ressources à chaque pas. L'humain est entre les deux ce qui n'empêche pas les lois de la physique d'imposer ses contraintes sur nos capacités mentales.

L'évolution aurait pu prendre d'autres chemins menant à l'augmentation de neurones ou l'accélération des échanges d'informations entre eux. Notre intelligence en eut été augmentée mais diverses études indiquent qu'ils n'auraient été que des impasses en se heurtant à des limites physiques.

L'intelligence est difficile à définir, divers tests indiquent pourtant que l'humain est l'animal le plus intelligent [des auto-tests pour une auto-évaluation!]. En évoluant notre cerveau s'est-il approché d'une barrière infranchissable dans la façon de traiter les informations, et, y a-t-il une limite physique à l'évolution d'une intelligence neuronale ?

L'idée que l'intelligence est relative à la taille du cerveau est fausse. Ce dernier augmente en ratio avec le corps pour assurer les fonctions de celui-ci. Le Néerlandais Eugène Dubois élabora une relation mathématique entre la taille du cerveau et celle du corps en supposant que leur disproportion indiquerait une intelligence plus grande. Il recensa les poids des corps et des organes de 3690 animaux. Ses successeurs conçurent l'outil dont il rêvait : le quotient d'encéphalisation, le rapport entre le poids réel d'un cerveau et celui prédit par la relation allométrique (le poids du cerveau croît proportionnellement avec celui du corps élevé à la puissance ¾). Chez l'homme ce quotient est de 7,5, pour les dauphins il est de 5,3, chez les chimpanzés, de 0,4.

Pour un cerveau, la taille a de inconvénients, d'abord la consommation d'énergie. Chez l'homme, pour 2% du poids il consomme 20 % des calories, chez les bébés c'est 65% !

Quand un cerveau grossit les neurones en font autant, en nombre et en taille mais leur densité diminue avec pour effet des distances entre neurones pus grandes et des axones plus longs, mais plus épais pour une vitesse d'influx supérieure. D'autre part il se subdivise en aires affectées à des fonctions spécifiques. Une spécialisation compensant les problèmes de connectivité liés aux grands cerveaux. De même pour la spécialisation des hémisphères visant à réduire la quantité d'informations qui passe de l'un à l'autre. La complexification d'un cerveau volumineux n'est peut-être qu'une série d'artifices pour résoudre un problème de connectivité.

La matière blanche (axones) augmente plus vite que la grise. Le câblage croit au détriment du volume dédié au traitement des informations. Un grossissement sans fin n'est donc pas soutenable pour l'évolution. Observant la taille des neurones chez 41 espèces de mammifère Suzanna Herculano-Houzel découvrit que les neurones du cortex des primates diffèrent de ceux des autres mammifères. Seuls quelques-uns des neurones corticaux grossissent permettant au cerveau de rester dense. Un cerveau humain fait 1,4 kg, si un rongeur avait suivi la même la loi pour obtenir le même nombre de neurones il aurait un cerveau de 45 kg. L'important tient dans la vitesse de transmission de l'influx nerveux, les individus ayant les voies de communication les plus rapides au sein de leurs aires cérébrales semblent être aussi les plus brillants. Plus les chemins entre deux aires sont courts et plus le réseau de communication dans le cerveau est efficace, plus l'individu à un QI élevé.

Un cerveau qui grossit limite le nombre de connexions directes entre les aires, le cerveau humain possède peu de ces communications longues distances mais elles ont une influence disproportionnée sur l'intelligence. Les cerveaux limitants ces voies perdent en performance. On ne simplifier à outrance le câblage : c'est le prix de l'intelligence. L'évolution devrait aller vers des neurones plus petits pour une élévation de l'intelligence et des axones transmettant les signaux sans s'épaissir. Une barrière pourtant se dresse, cachée dans les canaux ioniques des protéines permettant la création et la transmission des influx nerveux. Ces canaux s'ouvrent et se ferment selon leur environnement en changeant de configuration.

Le cerveau d'une abeille, d'une pieuvre, d'une vache, sont différents mais ont la même organisation. Une convergence évolutive montrant qu'une solution anatomique ou physiologique est à maturité et laisse peu de place à l'amélioration.

Les grands singes ont des cerveaux entre 20 et 40 milliards de neurones qui consomment 9 % des calories consommées, obligeant les individus à rechercher de la nourriture jusqu'à 8 heures par jour. Les humains ont un cerveau de 86 milliards de neurones qui consomme 20 % des calories. Mais ils ont trouvé une solution : le feu. Une innovation qui rend digeste les végétaux, permet d'extraire les riches graisses des carcasses animales. Ainsi nos cerveaux passèrent de 40 (Homo abilis) à 60 milliards de neurones (Homo erectus).

L'esprit humain peut croître sans évolution biologique.à travers des interactions sociales ou la mise en commun de notre intelligence. À quoi s'ajoute la technologie. Internet pourrait être l'extension ultime de l'intelligence hors de nos corps. La collectivisation de l'intelligence humaine (via la culture et les ordinateurs) a peut-être freiné l'élan d'une évolution biologique vers plus d'intelligence.

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Publié par Lee Rony - dans J'ai lu Science
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