Comment les neurosciences en réseau créent une nouvelle ère de contrôle de l'esprit

Les réseaux complexes forment l'épine dorsale de la société moderne : Internet, le réseau aérien, le schéma des connexions entre les individus. Et des exemples plus complexes émergent constamment - la façon dont les gènes interagissent dans les cellules, la façon dont l'information circule dans le système bancaire et l'écosystème.

Plus le système est complexe, plus il est difficile à contrôler. Néanmoins, les informaticiens, les médecins, les économistes et autres exercent un minimum de contrôle sur bon nombre de ces réseaux.

Et cela soulève une question intéressante : est-il possible d'exercer le même type de contrôle sur le réseau le plus complexe que nous connaissions : le cerveau humain ?

Aujourd'hui, nous obtenons une sorte de réponse, grâce au travail de John Medaglia de l'Université de Pennsylvanie à Philadelphie et de quelques amis qui évaluent la discipline qui émerge à l'intersection entre les neurosciences des réseaux et la théorie du contrôle des réseaux. Une question cruciale… est de savoir comment moduler un réseau cérébral humain pour traiter les déficits cognitifs ou améliorer les capacités mentales, disent-ils. Nous postulons que le contrôle du réseau est fondamentalement lié au contrôle de l'esprit.

L'idée de base derrière ce type de contrôle est simple. L'injection d'énergie dans une partie d'un réseau devrait influencer l'activité dans d'autres parties du réseau.

Dans le cerveau, ce genre de manipulation est déjà utilisé dans les techniques de stimulation cérébrale profonde, comme celles utilisées pour la maladie de Parkinson. Cela implique d'injecter de l'énergie dans une partie du cerveau appelée noyaux gris centraux, qui est impliquée dans le mouvement. Cela réduit alors l'altération du mouvement.

Une technique similaire est également utilisée pour le trouble obsessionnel compulsif, où les gens éprouvent des envies irrésistibles de s'engager dans un comportement répétitif. Ceci est souvent associé à une activité électrique inhabituelle dans les circuits fronto-striés du cerveau. La stimulation cérébrale profonde peut normaliser cette activité et améliorer considérablement la qualité de vie.

Malgré le succès de ces types de techniques, Medaglia et co soulignent qu'il existe des défis importants dans le contrôle d'autres comportements. Un problème est que la stimulation n'influence pas seulement une partie du cerveau, mais a tendance à se répercuter sur de nombreuses zones de manière difficile à caractériser.

C'est pourquoi comprendre la connectivité à travers le cerveau est un objectif futur important. C'est l'objectif des différents projets connectomes à travers le monde : cartographier les voies structurelles à travers le cerveau.

Et cela commence déjà à suggérer que le cerveau emploie différentes stratégies de contrôle. Chacune de ces stratégies sont des cibles potentielles pour le contrôle de l'esprit.

Par exemple, les neuroscientifiques pensent que le système fronto-pariétal contrôle notre capacité à passer d'une tâche à l'autre. Curieusement, ce système n'est pas fortement lié à d'autres parties du cerveau, mais des travaux théoriques ont déjà montré qu'il semble fonctionner en déplaçant le cerveau dans des états difficiles à atteindre le long d'une sorte de paysage énergétique. Ainsi, une avenue pour le contrôle de l'esprit pourrait être d'utiliser des injections d'énergie pour guider le cerveau à travers ce paysage.

La façon dont cela peut être fait n'est pas tout à fait claire, mais il existe plusieurs technologies qui ont du potentiel. Ceux-ci incluent la stimulation magnétique transcrânienne, qui utilise un champ magnétique externe pour induire des courants dans certaines parties du cerveau, ainsi que divers stimulateurs implantés, qui injectent directement de l'énergie. L'amélioration de la résolution de ce type d'injection d'énergie est un objectif futur important.

Aucune discussion sur le contrôle du cerveau ne serait complète sans une mention de l'éthique. Medaglia et co passent du temps à décrire les réflexions actuelles sur ce sujet. Ils fondent leur discussion sur les quatre principes fondamentaux de l'éthique médicale et de la recherche : la non-malfaisance, la bienfaisance, la justice et le droit à l'autodétermination.

C'est un domaine qui devra évoluer au fur et à mesure de l'émergence de nouvelles techniques. Au fur et à mesure que la science du contrôle de l'esprit progresse, il sera important de clarifier les pratiques de contrôle acceptables en ce qui concerne notre nature fondamentale et notre identité, disent Medaglia et co.

Un autre objectif stimulant est de comprendre le lien entre le contrôle neuronal et le contrôle psychologique. La cartographie entre la dynamique cérébrale et les processus cognitifs spécifiques sera essentielle pour informer le contrôle psychologique (c'est-à-dire «l'esprit»), disent Medaglia et co.

Et c'est là que réside un point aveugle important dans ce travail : le rôle de l'information. Les processus de l'esprit sont clairement basés sur l'information. Et une grande partie de la psychologie s'est concentrée sur la façon dont l'information peut modifier les états du cerveau. Par exemple, changer l'état émotionnel d'une personne en allant au cinéma ou en lisant un livre.

Il s'agit d'un contrôle mental basé sur l'information. Et pourtant Medaglia et co ne mentionnent pas ces types d'effets basés sur l'information.

C'est peut-être compréhensible. Le rôle de l'information dans les processus cérébraux est mal compris. Les neurologues ne comprennent même pas les codes neuronaux à l'œuvre dans notre cerveau.

Jusqu'à ce qu'ils aient cette compréhension et plus encore, les techniques d'aujourd'hui sembleront rudimentaires. En comparaison, personne n'essaierait de réparer un smartphone défectueux en le zappant avec un courant provenant de quelques électrodes. Ils ne répareraient pas non plus un site Web en panne avec un puissant champ magnétique externe.

En fait, seule une infime partie des éventuels dysfonctionnements des technologies de l'information pourrait être traitée de cette manière.

Et il est probable qu'il en soit de même avec le cerveau humain. Une approche basée sur l'information est susceptible d'être beaucoup plus puissante.

Le lien entre l'information et l'esprit est aujourd'hui mal compris. Si une meilleure compréhension est un héritage de ce type de travail, cela aura été un pas en avant significatif.

Réf : arxiv.org/abs/1610.04134 : Contrôle de l'esprit : les frontières du guidage de l'esprit

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