Cerveau: méfiez-vous de vos perceptions

Les recherches récentes mettent à rude épreuve les idées reçues sur nos cinq sens. Des aveugles peuvent «voir» avec les oreilles et des adolescents améliorent leur acuité visuelle grâce aux jeux vidéo. Exploration d’un continent encore largement méconnu, celui de la perception.

Par Serge Maillard

Pendant longtemps, le mécanisme de la perception est resté un pur mystère. De quelle manière percevons-nous une information sensorielle? Comment cette information «extérieure» est-elle transmise au cerveau? Puis, comment le cerveau transforme-t-il ces données? Peut-on assimiler sensation et perception? Des questions, complexes, qui sont demeurées durant des millénaires la chasse gardée des philosophes.

Dans son traité De l’âme, Aristote a développé la première véritable théorie de la perception, un concept qui se distingue pour lui de la simple sensation. Le penseur grec «étudie chacun des cinq sens externes – vue, ouïe, odorat, goût, toucher – avant d’introduire une notion originale et inédite, celle d’un sens commun, irréductible aux sens externes et pourtant inhérent à leur exercice», rappelle Michel Nodé-Langlois, professeur de philosophie au lycée Fermat de Toulouse, dans la revue Philopsis. Pour Aristote, ce sens commun recouvre une perception dépassant les fonctions sensorielles externes. Il englobe la conscience de cette perception, mais aussi celle des différents sens.

Mais aujourd’hui, tout comme les autres philosophes, Aristote a perdu son monopole sur la notion de perception. Les chercheurs ont investi ce champ de réflexion, et surtout d’expérience. Des outils neuroscientifiques comme l’imagerie par résonance magnétique (IRM), l’électro-encéphalographie (EEG) ou encore la stimulation magnétique transcrânienne (TMS) lèvent une partie du voile sur les mécanismes de la perception. Et aussi sur les troubles associés, comme la schizophrénie, l’autisme, l’anorexie mentale, la dyslexie ou encore la dyschromatopsie (trouble de la perception des couleurs).

Les découvertes sont surprenantes. «Nous constatons par exemple que le cerveau traite les informations de manière beaucoup plus rapide qu’on ne l’imaginait, explique le Prof. Micah Murray, neuroscientifique spécialiste de la perception au CHUV et à l’Université de Lausanne (UNIL). On peut suivre des stimuli sensoriels au millième de seconde.» Contrairement à l’IRM, qui donne une image statique, l’EEG est un outil qui fournit des données dynamiques. «Ainsi, nous sommes capables de retracer en temps réel les informations qui parviennent au cerveau, d’établir par exemple quelle zone du cerveau perçoit quelle information en premier.» De son côté, la stimulation magnétique transcrânienne permet d’«activer» ou de «désactiver» des fonctions du cerveau et des capacités sensorielles.

Ils ne sont pas les seuls outils high-tech qui permettent de réparer ou d’améliorer nos capacités de perception. Aujourd’hui, des webcams innovantes et des jeux vidéo jouent aussi ce rôle. Et c’est tout un champ inexploré qui s’ouvre pour les chercheurs.

Voir avec les oreilles

En mars 2014, des chercheurs de l’Université hébraïque de Jérusalem ont annoncé une innovation surprenante: la mise au point d’un logiciel permettant aux personnes aveugles de se représenter dans l’espace et de distinguer des formes. Cela grâce à un algorithme qui convertit en musique une image scannée au moyen d’une caméra, de droite à gauche. Ce nouvel outil offre ainsi aux aveugles la possibilité de «voir», du moins de mieux percevoir leur environnement.

Comment est-ce possible? Les aveugles adaptent leur perception. A défaut de la vision, l’ouïe, en particulier, est fortement stimulée. Le logiciel traduit donc l’image en son: les pixels sont représentés par le volume sonore, la géolocalisation par les durées des sons. Des études par IRM ont permis de constater que des aires du cerveau spécialisées dans la vision sont dès lors activées par des sons. «Même ceux qui sont aveugles depuis la naissance peuvent ainsi percevoir leur environnement, souligne Micah Murray. Selon les critères établis par l’OMS, légalement, ils ne sont plus aveugles!»

Coauteure de l’étude, le Dr Ella Striem-Amit en déduit, selon des propos rapportés par Le Figaro, que «la division du cerveau en zones définies par le type d’information sensorielle qu’elles traitent – cortex visuel, cortex auditif – est imprécise. Il semble en fait que cet organe soit organisé en fonction des tâches qu’il accomplit, et non des sens auxquels il est relié.»

Des conclusions qui peuvent s’appliquer également aux personnes en bonne santé, suggère Micah Murray. Et d’ajouter: «Tous nos sens interagissent, et les informations provenant des différents sens ne sont pas traitées indépendamment. Ces processus «multi-sensoriels» sont en train de remodeler notre compréhension de la perception, et donc des troubles qui peuvent apparaître.»

Pour parvenir à une perception des formes environnantes, les aveugles doivent d’abord apprendre les codes du logiciel. Lors des expériences menées par les scientifiques israéliens, les participants ont pu progressivement améliorer leur perception des formes qui les entourent, au fil des écoutes. La maîtrise de ce nouveau langage requiert des dizaines d’heures d’entraînement.

Toujours en mars de cette même-année, un artiste britannique souffrant d’«achromatopsie» (il ne voit qu’en noir en blanc) a déclaré s’être fait implanter dans le cerveau une sorte de «prothèse auditive» reliée à une caméra. Celle-ci analyse les fréquences des couleurs et les traduit en vibrations sonores. Neil Harbisson affirme ainsi être en mesure de percevoir à nouveau les couleurs. Et se revendique même comme le premier «eyeborg» au monde!

Les pouvoirs des jeux vidéo

Et si les jeux vidéo, honnis par de nombreux parents, n’étaient pas si néfastes pour leur progéniture? Des études récentes montrent que, dans certaines conditions, ils peuvent s’avérer bénéfiques pour les capacités de perception de leurs adeptes. «Lors de nos études, nous avons constaté des effets positifs sur l’acuité visuelle et la sensibilité au contraste chez les participants qui jouent régulièrement aux jeux vidéo, c’est-à-dire plus de cinq heures par semaine», indique Daphné Bavelier, à l’Université de Genève.

Mais les opus disponibles sur le marché ne provoquent pas tous de tels effets: «Nous les avons observés dans des jeux de tir, les «first-person ou third-person shooter» en anglais, durant lesquels le joueur doit à la fois viser et détruire ses ennemis, et en même temps garder un œil sur tout ce qui se passe autour de lui. Dans ces conditions, il doit prendre des décisions très rapidement, en continuant à évaluer les différentes actions à venir. Le contrôle attentionnel est accru.»

La chercheuse explique qu’il est aussi bénéfique pour la perception de devoir distribuer son attention sur l’écran («attention divisée») et de constamment réévaluer ce qui est important, pour mieux anticiper les situations. «Jouer vingt à quarante minutes par jour sur plusieurs semaines est suffisant pour ressentir  les premiers effets positifs sur les capacités de perception.»

La thérapie par les jeux vidéo permet de lutter contre les troubles de la vision, mais pourrait aussi aider des patients atteints de pathologies comme la schizophrénie, la dépression ou encore le déficit de l’attention. Pour l’heure, les effets les plus concrets restent limités à la vision: «Certains patients ont déjà guéri de l’amblyopie grâce aux jeux vidéo. Cette pathologie, qui se déclare à l’enfance, rend un des deux yeux «paresseux», ce qui annule la vision de la profondeur.» Les jeux vidéo mettent ainsi à mal une théorie dominante depuis les années 1970, selon laquelle une période «sensible» de développement de la vision survient durant la jeunesse, avant de s’interrompre. «En réalité, nous pouvons rattraper ces capacités plus tard, si nous stimulons de manière appropriée le cortex visuel.»

Mais les jeux vidéo thérapeutiques ne s’adressent pas qu’aux personnes souffrant de troubles de la perception, loin de là. «On trouve également tout un pan éducatif à notre projet. Grâce aux jeux vidéo, chacun de nous est capable d’augmenter la précision de son système visuel, mais aussi sa capacité à discerner des objets dans son champ de vision. On intègre plus rapidement toutes ces informations.»

Daphné Bavelier collabore avec des sociétés d’édition de jeux vidéo pour mener ses études. Mais créer un jeu vidéo adapté aux patients coûte cher et se révèle être un long processus: «Une grande partie de notre travail consiste à créer des niveaux faciles. Certains de nos patients ont 85 ans!»

Meilleurs diagnostics de la schizophrénie

Dans la série télévisuelle américaine Perception, le protagoniste est un neuroscientifique de talent, atteint de schizophrénie paranoïde. Une pathologie dont il fait paradoxalement un atout: il est engagé par le FBI comme consultant, car ses hallucinations l’aident à résoudre des enquêtes. Si les ressorts de la série n’ont pas une grande valeur scientifique, elles ont le mérite de mettre en lumière cette maladie complexe.

«Les gens pensent que la schizophrénie est un trouble purement cognitif, explique Micah Murray. En réalité, nous avons découvert, grâce au soutien du Fonds national suisse et du Pôle de recherche national

SYNAPSY, que cette pathologie recouvre aussi des troubles auditifs et visuels. Mais il reste difficile de distinguer la cause de l’effet. Les hallucinations surviennent-elles en raison des troubles de la vision, ou mènent-elles à l’inverse à des troubles de la vision? Autrement dit, le problème se situe-t-il d’abord dans l’œil ou dans le cerveau?»

En étendant les investigations sur l’état de la vision ou l’ouïe des patients, la découverte permet un meilleur diagnostic de la schizophrénie. La maladie, qui touche environ une personne sur 100, se manifeste généralement au début de l’âge adulte. «Jusqu’à présent, le diagnostic de la schizophrénie était basé sur des critères largement subjectifs: les psychiatres sont obligés de compter sur l’honnêteté des té­moignages des patients et de leurs proches, précise Micah Murray. Après tout, on ne peut pas encore faire des tests sanguins pour diagnostiquer cette pathologie!»

Selon le spécialiste, l’IRM et l’EEG permettent désormais d’établir un «facteur de risque» supplémentaire liant troubles sensoriels et schizophrénie. Et d’aboutir ainsi à un diagnostic plus solide. Cette évolution n’est toutefois pas encore enracinée dans la pratique clinique: «L’emploi de l’EEG et l’IRM dans le diagnostic de la schizophrénie va se propager dans les cinq prochaines années dans les hôpitaux, prédit Micah Murray. Ces outils pourraient également entraîner un impact bénéfique sur le traitement de la pathologie, en aboutissant à un meilleur pronostic du fonctionnement d’une thérapie, par l’évaluation de ses effets sur les capacités sensorielles.»

D’autres pathologies devraient également être mieux diagnostiquées et traitées via des tests accrus par EEG. A titre d’exemple, Micah Murray donne celui de la dysphasie, un trouble du langage: «Des tests sur la rapidité du traitement de l’information par le cerveau peuvent servir à établir s’il y a pathologie ou non et si, par exemple, un enfant va gagner en perception via une rééducation ou une autre. Dans le cas de la dysphasie, on évalue la capacité à discerner les sons /ba/ et /ga/ pour prédire la pathologie chez un enfant.»

_______

Collaboration: Melinda Marchese et Benjamin Keller

_______

Une version de cet article est parue dans In Vivo magazine (no 3).

Pour vous abonner à In Vivo au prix de seulement CHF 20.- (dès 20 euros) pour 6 numéros, rendez-vous sur invivomagazine.com.