De l'expérience (suite 2)

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VII. Le sens de l’expérience et la statistique neurale

Introduction :

●      On peut déplorer qu’il y ait des divergences de vues entre philosophie et sciences empiriques. Mais l’existence de convergences de vues n’est pas non plus sans faire question. Doit-on y voir une confirmation des spéculations plus ou moins hasardeuses du philosophe par les données factuelles ? Doit-on y voir la réalisation toujours tardive d’un programme idéalisé d’avance par le philosophe ?

●      Une ‘confirmation’ présuppose une instance supérieure de validation qui serait l’enquête empirique et une prétention en attente d’évaluation : position subordonnée inacceptable pour le philosophe.

●      La ‘réalisation d’un programme’ n’est pas censée influer sur la détermination du programme. Or, l’enquête scientifique ne se limite pas à récolter des données. Elle décide elle-même de son programme.

●      On observe actuellement une convergence apparente entre la phénoménologie des anticipations de la perception (généralisation des apriori de l’expérience de la philosophie transcendantale) et une neuroscience de « l’anticipation et la prédiction par le cerveau ».

●      On pourrait être tenté de parler d’une validation des intuitions philosophiques par les faits neurobiologiques : au niveau conscient l’expérience prendrait son sens des expectatives du sujet parce que   au niveau inconscient le cerveau humain a intériorisé des modèles de l’environnement et du corps qui assurent l’ajustement automatique du comportement à des conditions constamment changeantes.

●      Ou bien le sens n’est que l’illusion qui cache à la conscience l’existence de mécanismes adaptatifs inconscients, ou bien la structure de l’expérience humaine dépend d’une herméneutique. En ce cas, les constances de l’expérience ne se réduisent pas aux moyennes de la statistique neurale : il doit exister une typique eidétique à la base de l’intelligibilité pour l’homme du Lebenswelt.
I. La neurophysiologie a pris conscience du rôle essentiel de l’anticipation pour le vivant.

1) Berthoz & Petit, Physiologie de l’action et phénoménologie Ch. I, p. 35-36 : L’anticipation et la prédiction : une nouvelle approche : « Dans la nature, où tout doit être conforme à une règle, une exception apparente doit renvoyer à une régularité plus profonde. De là, l’hypothèse audacieuse que l’organisme doté d’un cerveau procéderait, en toutes circonstances, à une anticipation centrale par rapport à la détermination de la réceptivité des capteurs sensoriels périphériques. Le cerveau est un prédicteur. S’annoncerait là une révision déchirante du paradigme classique, aux termes de laquelle l’anticipation, au lieu d’une exception, se découvrirait être la vraie règle d’un comportement intelligent. Parce que avec son cerveau l’organisme dispose de toutes les ressources nécessaires pour ce qu’il ne convient plus, dès lors, de décrire comme traitement perceptif d’une information sensorielle externe, mais qu’on décrira plutôt comme l’affection de soi par soi continuelle d’un être spontanément agissant et constamment sensible aux effets sur lui de sa propre action, à mesure (voire avant même) qu’il les éprouve dans son corps et les objective dans son environnement, corps et environnement qu’il projette à l’avance, découvre et s’approprie par la même occasion. Aux théories de l’imprégnation passive de l’organisme par une information d’origine externe devra donc succéder une théorie de la constitution du (modèle interne du) monde par l’organisme lui-même qui a ce monde (de même qu’il a aussi son corps et son esprit à s’approprier en s’en faisant un modèle interne). D’une manière générale, l’organisme traite des objets qu’il a lui-même activement « constitués » comme tels en face de lui. Il n’a affaire qu’à des événements de nature à satisfaire (ou décevoir) des expectatives préalables, ou au moins à confirmer ou infléchir le style de pareilles expectatives, qu’à des organismes étrangers d’emblée appréhendés comme semblables ou dissemblables à lui, etc. »
2) Exemples de la diversité des mécanismes cérébraux d’anticipation et de prédiction :

●      Les récepteurs sensoriels eux-mêmes sont dotés de mécanismes anticipateurs. Tout se passe comme si le cerveau interprétait le monde visuel en fonction de « ses hypothèses ». Témoin les illusions visuelles qui résultent du fait que le cerveau semble préférer les formes symétriques, qu’il arbitre entre les formes ou les mouvements ambigus en choisissant la solution assurant la plus grande stabilité, qu’il fait l’hypothèse que les objets sont rigides.

●      Les mécanorécepteurs mesurent les dérivées des grandeurs de mouvement (la vitesse, l’accélération, la secousse, etc.), qui permettent d’anticiper sur la position future du corps. Les fuseaux neuromusculaires mesurent la vitesse d’étirement des muscles, et ces propriétés dynamiques peuvent être modulées par des actions centrales : ils sont eux-mêmes dotés de petits appareils moteurs qu’activent des motoneurones dits « gamma », qui amplifient la réponse dynamique du fuseau. De sorte que, lorsque nous allons faire un mouvement, la réponse du fuseau peut être réglée par anticipation sur le mouvement.

●      Les capteurs vestibulaires sont sensibles à l’accélération angulaire et linéaire de la tête.

●      À « notre sens de l’effort », lorsque nous manipulons un objet pesant, par exemple, correspond un mécanisme physiologique. Il semble qu’il soit dérivé non seulement des informations sensorielles des capteurs de force disposés dans les tendons et les muscles, mais aussi de la commande motrice elle-même, que le cerveau adresse aux muscles. La perception de l’effort par celui qui l’accomplit proviendrait autant d’une anticipation de la force déployée que du retour sensoriel du mouvement produit.

●      L’inhibition de l’information sensorielle par un mouvement actif et son rétablissement par des stimulations passives au cours de l’exploration sont un autre exemple d’anticipation. Nous ne pouvons pas nous chatouiller nous-mêmes ! C’est vraisemblablement dû au fait que, lorsque nous nous touchons nous-mêmes, notre cerveau inhibe l’activation de certains neurones du cortex temporal importants pour la perception tactile. Les aires corticales somatiques (SI et SII) sont activées par des influences « descendantes » qui préparent leur sensibilité aux influx venant de la périphérie. Il semble que le thalamus sensoriel participe à cette activité anticipatrice. Les données des sens sont sélectionnées à ce stade précoce avant d’être traitées au niveau cortical.

●      L’anticipation est aussi manifeste dans la perception des distances. Lorsque nous nous déplaçons, ou qu’un objet se rapproche de nous, il serait trop complexe de calculer des distances. Au lieu de cela, le cerveau peut inférer directement « le temps jusqu’au contact » (TTC) d’un objet qui se rapproche et qu’on veut éviter. Directe, une telle inférence requiert simplement que soit évalué le rapport entre la surface apparente de l’objet et sa vitesse de dilatation. Cela permet à un oiseau de mer qui plonge pour attraper un poisson de replier ses ailes à temps pour ne pas les briser en entrant dans l’eau.

●      Avant de saisir un objet de la main, nous devons « capturer » notre cible visuelle avec le regard. Chaque fois que nous saisissons un objet, le regard se porte d’abord sur l’objet pour pouvoir guider la main vers lui. Mais, lorsque nous essayons d’attraper une cible en mouvement avec une saccade oculaire, l’œil ne se porte pas là ou est la cible en mouvement, mais il prend une certaine avance sur celle-ci de façon à compenser les délais de l’exécution du mouvement. Quand le lézard projette sa langue là où sera la mouche qu’il veut attraper, il déclenche dans son cerveau un mécanisme de ce type, qui implique le colliculus supérieur, une structure sous corticale. Cette anticipation inconsciente a précédé tous les mécanismes conscients élaborés dans notre cortex, elle est un des fondements de la possibilité de l’action.

●      On trouve aussi l’anticipation dans un autre élément du répertoire moteur du regard apparu tardivement au cours de l’évolution : la poursuite oculaire. Elle permet de garder l’image d’un objet en mouvement sur la fovéa. Ce mécanisme, assez lent, est remarquablement prédictif. Si nous déplaçons notre doigt devant l’oeil avec un mouvement d’aller-retour, au bout de deux ou trois allers-retours, l’oeil sera en avance sur le doigt. De même, si le doigt passe derrière un écran, l’oeil continuera à se déplacer comme si la cible était encore visible. L’anticipation du regard est aussi manifeste dans des tâches perceptives complexes, comme la conduite d’une automobile : sur une route en lacets, le regard se porte sur la tangente au virage afin de prédire au mieux la courbe à partir du flux optique.

●      La posture, elle-même, est préparation du mouvement (Bernstein). Les synergies de Babinski : un mouvement du corps (une synergie) vers l’arrière qui précède l’inclinaison volontaire du corps. Ce mouvement est nécessaire pour que, lorsque nous nous penchons, la projection du centre de gravité ne tombe pas en dehors du polygone de sustentation, ce qui risquerait de nous faire tomber. Les patients souffrant de troubles du cervelet n’ont pas cette posture anticipatrice et tombent. Cette anticipation est maintenue dans l’espace, où elle est pourtant inutile ; vu l’absence de force de gravité pour faire tomber l’astronaute (expériences sur la station MIR).

●      Enfin, au-delà des systèmes particuliers que constituent le regard et le contrôle postural, on trouve des anticipations dans des tâches motrices complexes, comme le guidage des trajectoires locomotrices. Par exemple, lorsque nous nous déplaçons, le regard et la tête anticipent la trajectoire de notre corps. C’est sans doute dû au fait que la génération d’une trajectoire locomotrice est contrôlée de façon « cognitive » (c’est-à-dire non directement motrice) par une simulation interne de cette trajectoire, qui guide le regard, lequel guide la tête, puis le corps. Nous allons là où nous regardons.

 Pour rendre compte de l’inférence (perceptive ou prédicative) est-ce qu’il suffit d’admettre comme principe que l’anticipation est « une propriété fondamentale du cerveau » (Berthoz), ou une propriété « originaire » du vivant (Husserl : « C’est sur l’anticipation que repose toute vie (Krisis II, §.9)») ? Est-ce que l’affirmation du caractère fondamental ou originaire est autre chose qu’un point d’arrêt arbitraire imposé au questionnement philosophique ou à l’investigation empirique ? Nous n’avons pas plus en philosophie qu’en physiologie une intuition du vivant assez déterminée qui puisse donner un contenu à cette affirmation : en contexte de mécanisme computationnel dominant elle tombe dans le vide.
II. Le concept de ‘modèle interne’ :

1. Les Principes : Ce concept est dû aux ingénieurs spécialisés dans la conception de systèmes automatiques, les roboticiens. Au point de vue de l’ingénieur, un corps humain est un système mécanique dont le cerveau doit assurer en continu le contrôle des mouvements : son étude est la psychophysique du motor control.

●      Ce contrôle repose sur une (ou plusieurs) boucle sensori-motrice : les signaux sensoriels, extéroceptifs (afférences visuelles, auditives, vestibulaires) et les signaux proprioceptifs (afférences tactiles et kinesthésiques), doivent être intégrés et transformés en ordres moteurs et de là en mouvements des membres, lesquels auront des conséquences sensorielles (réafférences), etc. Ces transformations de signaux empruntent les voies nerveuses allant des récepteurs périphériques par le relais du thalamus aux centres du cortex moteur et du cortex moteur par les motoneurones de la moelle épinière aux muscles. La lenteur (en temps neuronal, jusqu’à 200 ms) des délais imposés est telle que les mouvements rapides devraient être impossibles. C’est peut-être ce qui a condamné les dinosaures…

●      Or nous sommes capables de mouvements très rapides (moins de 200 ms) : saccade oculaire, escrime, tennis, etc.

●      L’idée de modèle interne a été d’abord formulée dans les années 1950 à propos de la coopération des diverses sources d’information à la perception du mouvement. Le cerveau peut percevoir le mouvement grâce à la combinaison des informations visuelles, proprioceptives et vestibulaires. Des ingénieurs du MIT qui travaillaient sur la perception du mouvement ont fait l’hypothèse que le cerveau ne se contentait pas de traiter ou de combiner ces informations, mais qu’il existait, dans les circuits neuronaux, un système capable de « faire une prédiction » sur l’état futur de ses capteurs sensoriels. La perception du mouvement devenait une comparaison entre la prédiction du système prédicteur et l’état réel des capteurs. On supposait que le cerveau, sur la base de l’expérience antérieure, contribue par une telle prédiction à l’évaluation du mouvement. La perception n’était plus la constatation d’un état actuel mais l’estimation d’un état probable.

●      Le cerveau ferait une estimation a priori des effets futurs des ordres moteurs sur le mouvement des membres et il déterminerait ses ordres en fonction de cette estimation. Quitte à effectuer des corrections a posteriori en comparant cette simulation avec les données effectives des capteurs sensoriels. Pour être capable d’une telle performance, le cerveau doit avoir matérialisé dans un ou plusieurs de ses réseaux de neurones un ‘modèle interne précurseur’ (forward model) : un dispositif automatique de simulation du comportement qui infère la position et la vitesse ultérieurs des membres sur la base de leur position actuelle et des ordres moteurs. (Jordan & Rumelhart, Forward models: supervised learning with a distal teacher, Cognitive Science 16, 1992.)

●      Devant l’exceptionnelle richesse du répertoire des actions avec leurs propriétés d’anticipation, mais aussi leur caractère apparemment automatique, la physiologie du mouvement pose l’existence de réseaux de neurones dans le cerveau qui lui permettent de simuler ou d’émuler des propriétés du corps ou celles du monde. Récemment, on a même proposé que les analyseurs centraux qui traitent les informations visuelles et vestibulaires ont une connaissance a priori, un modèle interne, de la gravité, qui est prise en compte dans des situations ou le cerveau doit évaluer l’orientation de la tête.

●      Ex : Lorsque nous attrapons une tasse de café, notre cerveau produit un ordre moteur qui coordonne les actions des muscles du bras, des yeux, etc. Cette coordination est assurée en partie par le cervelet. Les physiologistes et les roboticiens ont émis l’idée que les réseaux de neurones du cervelet ont des propriétés telles que, si l’on envoie dans cette structure une copie de l’ordre moteur émis vers les muscles du bras, il sort de ces réseaux des signaux qui permettent de prévoir quel sera le mouvement réellement effectué par le bras avant même que ce bras ne l’exécute. Ce serait possible grâce au fait que les réseaux du cervelet transforment les signaux moteurs, les filtrent, comme le ferait un vrai bras qui possède une masse, une élasticité et même une géométrie particulière. Ces réseaux sont des modèles internes du bras.

2. L’organisation : Ces différents modèles internes peuvent fonctionner simultanément et sans interférence mutuelle, ou bien être hiérarchiquement organisés sur plusieurs niveaux, avec des niveaux parfois élevés de généralisation. Il s’agit, par exemple, de savoir si le modèle interne est valable pour les deux mains – il y a des modèles internes pour les deux mains – ou s’il y a des modèles exclusifs de chaque membre.

●      Certains modèles internes sont de bas niveau, par exemple dans la moelle épinière qui, contiendrait des réseaux de neurones lui permettant de simuler les propriétés mécaniques des membres. Chez la grenouille on a sectionné la moelle de façon que le cerveau soit déconnecté. Cette moelle, isolée, est néanmoins capable de guider la patte de la grenouille vers un point de sa peau qu’on chatouille. Cela suppose l’existence dans sa moelle de certaines primitives (terme des roboticiens), qui posséderaient les mêmes propriétés que les membres.

●      D’autres modèles internes sont de plus haut niveau : dans le cervelet, les ganglions de la base ou même le cortex pariétal, on a localisé le substrat cérébral du schéma corporel (V. Gurfinkel) : un modèle interne de l’ensemble du corps qui permet un contrôle global de ses segments. Autrement dit la posture, par exemple, ne serait pas contrôlée ‘de bas en haut’, par contrôle local de la raideur des muscles, mais plutôt ‘de haut en bas’, par une simulation globale de l’effet recherché (incliner le corps dans son ensemble) sur le schéma du corps. Un effet qui se déclinerait ensuite en mécanismes locaux au niveau segmentaire. Intégrant le but, l’intention globale du geste ou de l’action, le modèle interne procède du global vers le local.

3.      Les Fonctions : On suppose que ces modèles internes simulent une variété de propriétés : géométriques, comme la forme des membres ou la posture du corps ; cinématiques comme la longueur des muscles, les angles des articulations, dynamiques comme l’inertie du bras, les forces musculaires elles-mêmes, les couples de forces auxquels les articulations sont soumises ; l’impédance biomécanique, c’est-à-dire la capacité de la main d’encaisser l’impact des forces, propriété proche de l’élasticité. De même, on suppose des modèles internes de la sensibilité proprioceptive, de la sensibilité externe cutanée, etc.

●      Outre ces modèles internes du corps propre, il y aurait des modèles internes de l’espace extracorporel, notamment du but de l’action ou de l’outil manié. Car il y a certainement un savoir implicite des propriétés de l’outil ou de l’instrument, chez les artisans, les musiciens, etc., un savoir du mode de maniement qui convient à telle propriété mécanique, physique, de tel type d’instrument.

●      L’importance des modèles internes vient des fonctions qu’on leur attribue. Exemples. D’abord, celle de permettre l’anticipation des conséquences de l’action. La simulation interne sur un modèle de l’action prévue permet de la corriger avant son accomplissement, ou presque en même temps qu’elle est accomplie. Il s’agit de gagner du temps, mais aussi d’augmenter la précision du contrôle de l’action. Des modèles internes du bras permettent l’anticipation des conséquences du geste avant qu’il ne soit exécuté ou pendant son exécution. Cette action, guidée ou modulée de la sorte par modèle interne, n’est plus « asservie au stimulus sensoriel » (stimulus-bound), stimulus qui en serait simplement le déclencheur du déroulement automatique, suivant un programme prédéterminé.

●      Des corrections sont appelées à intervenir lorsqu’il y a un trop grand écart entre l’effet en retour effectivement enregistré par les capteurs et l’effet en retour estimatif déterminé sur la base du modèle interne. Il suffit alors au cerveau d’actualiser certains paramètres de ce modèle interne sans avoir à changer celui-ci pour un autre. Simplement, il quitte un mode prédéterminé de contrôle du mouvement (que, par analogie avec la programmation des ordinateurs, on appelle « par défaut ») pour passer à l’une ou l’autre des stratégies disponibles dans une liste de rechange.

●      Le cerveau ne déterminerait pas seulement le mouvement désiré; mais il travaillerait à compenser l’erreur motrice, différence entre la position voulue, non réalisée, du bras ou de la main, et la position future qui, à la réalisation de l’action, sera ou non conforme au but.  Le mouvement ne sera plus programmé en termes de position absolue, mais de valeurs relatives (vecteurs de différences).

4.      Les Exemples : Wolpert, Ghahramani, Jordan, An internal model for sensorimotor integration, Science 269 (1995) : Un ‘modèle’ (une représentation théorique de caractère probabiliste : ‘filtre de Kalman’) du modèle interne précurseur pour le contrôle moteur du bras :

●      Les sujets doivent déplacer de la main le long d’une ligne transversale une manette dont l’expérimentateur fait varier la force de résistance. On leur laisse voir (2s) la position initiale de leur main. Mais le mouvement est exécuté dans l’obscurité. Et ils doivent donner toujours dans l’obscurité une estimation de la position visuelle de leur main à l’issue du mouvement. On mesure la différence entre la position objective de la main et l’estimation subjective de sa position. On observe une surestimation de la distance parcourue, d’abord croissante jusqu’à un pic à 1s, puis décroissante.

●      L’hypothèse est qu’il existe dans le système moteur un modèle interne du mouvement du bras pour la pondération des efférences motrices et des réafférences proprioceptives. En un premier temps le système prend appui sur l’estimation visuelle initiale et s’en remet au modèle précurseur. Mais en un second temps, lorsque la probabilité d’erreur s’accroît, le système utilise le feedback proprioceptif pour réduire l’incertitude de son estimation.

●      La simulation de ce processus par le calcul donne une courbe d’évolution de la valeur estimative de la position et de la vitesse de la main au cours du mouvement. Le fait que cette courbe reproduit assez fidèlement l’allure du comportement enregistré est considéré comme un argument en faveur de l’hypothèse du modèle interne.        

VIII. La liquidation de l’ontologie en neurosciences probabilistes :

I.      Introduction :

●       La phénoménologie et les sciences cognitives peuvent paraître opposées entre elles sur nombre de questions d’interprétation des données en psychologie. Elles n’en sont pas moins paradoxalement apparentées dans leur effort pour surmonter le dualisme cartésien.

●       En phénoménologie Descartes est à la fois celui qui a ouvert la voie subjective à la pensée moderne et celui qui a commis la faute d’isoler le cogito dans un solipsisme et un acosmisme insoutenables. Incarnation, intersubjectivité, voire même naturalisation de l’intentionnalité restent les thèmes directeurs.         

●       En Sc Co, on voudrait bien pouvoir continuer d’exploiter le filon du mentalisme cartésien à la suite de Locke, mais c’est au prix d’une continuelle réitération de la critique du dualisme cartésien pour incompatibilité avec le naturalisme des sciences empiriques. D’où à nouveau le mot d’ordre : ‘naturalisation de l’intentionnalité’.

●       Descartes est à dépasser pour rejoindre le monde de l’expérience ou le monde de la science : cette conviction partagée semble mise en échec par un développement surprenant. À la pointe du progrès en matière de science de l’expérience, en neurosciences, est en bonne voie de généralisation un modèle théorique du fonctionnement cérébral qui réunit tous les péchés imputés à Descartes.

●       Délaissant l’hypocrisie des programmes de naturalisation de l’éthique, de l’esthétique et des sciences humaines, qui pouvaient entretenir l’illusion d’une compatibilité entre la science positive et les valeurs humanistes, les chercheurs s’entichent d’un modèle du cerveau qui est une hyperbole du dualisme cartésien :

●       Le cerveau, pur pouvoir computationnel d’estimation de probabilités et de révision d’estimations sur la base du flux aléatoire des informations externes ou internes, c’est précisément le retour de l’observateur désincarné, solipsiste et hors du monde qu’on avait unanimement pris comme repoussoir : « l’erreur de Descartes », etc.
II. L’héritage phénoménologique du modèle interne :

1.   Noema, Leib, Einfühlung, Lebenswelt :

●      L’assimilation par Merleau-Ponty de la phénoménologie du corps propre (Leib) avec la psychologie gestaltiste de Goldstein fait qu’on est tenté de replacer l’usage du modèle interne en physiologie sur la toile de fond de la phénoménologie. Non seulement le corps propre serait une représentation interne du corps physique, mais le noème de la chose, pôle de la visée de celle-ci à travers la série de ses esquisses, serait une représentation interne de l’objet extérieur, l’empathie (Einfühlung) une représentation interne de l’autre personne et le monde quotidien (Lebenswelt) une représentation interne du monde physique, une physique naïve.

●      Cette proposition d’interprétation n’a rien de choquant pour l’idéologie des sciences cognitives qui ramènent l’expérience aux représentations mentales ou cérébrales de l’individu. C’est même une manœuvre habile pour retirer à la phénoménologie son originalité d’approche que d’internaliser d’un coup toutes les formations de sens du champ intentionnel en feignant de croire que celui-ci n’est qu’une projection illusoire du matériau mental vers l’extérieur.

●      On peut déplorer ce détournement de sens et cette récupération. Mais quelle objection précise pouvons-nous y faire ? Une différence clairement posée par l’historien de la pensée probabiliste (Hacking) entre la moyenne statistique et le cas typique idéal pourra nous aider.

●      Les formations de sens de l’expérience sont des typicités idéales, objets d’intuition eidétique, pôles noématiques d’actes de saisie de sens. Entendues comme simples moyennes statistiques extraites du flux sensoriel, ces formations de sens ne se constitueraient justement pas comme porteuses de sens pour un sujet personnel ou une communauté humaine. Une moyenne n’est adressée à personne, elle s’obtient par un procédé mécanique objectif.

●      De nombreux textes posthumes de Husserl y insistent. Husserl s’y révèle proche de la sociologie des Idealtypen de Max Weber. Il évoque, p. ex. le type du Junker, le hobereau nationaliste et militariste allemand en faisant valoir sa différence d’horizon herméneutique d’avec l’universitaire qu’il est lui-même, une différence qui est source d’incompréhension mutuelle (Lebenswelt, T.35).

●      Nous ne devons pas oublier que l’intercompréhension est relativisée, à son tour, à la normalité des organes de perception et des fonctions psychophysiologiques des individus. Nous ne comprenons pas spontanément le daltonien ou le fou. Mais, à nouveau, cette condition de normalité reste une condition de sens : la norme n’est pas une simple moyenne, le point d’équilibre qui se trouve par hasard à égale distance des termes extrêmes d’une distribution aléatoire. La norme est l’optimum de réalisation d’une certaine valeur, « ce qui jouit d’un droit supérieur : Les mal voyants voient plus mal que les autres (LW, T.57) ».

●      La conscience  de normalité – et d’anomalie – suppose le contraste entre la congruence et la discongruence de l’expérience. De la sauvegarde de cette congruence dépendent l’anticipation et l’induction originaires qui confèrent à l’expérience son sens pour moi et fondent l’intercompréhension dans la communauté.    

2.   Le schéma corporel :

a)     Un témoin des ressources du concept de modèle interne pour une conception intégrative du schéma corporel à la jonction entre le localisme périphérique des réflexes et le holisme de la représentation interne du corps en rapport à l’environnement est la théorie du schème corporel postural de V. Gurfinkel (Gurfinkel & Levick, Perceptual and automatic aspects of the postural body scheme in Brain & Space, ed. J. Paillard 1991). La posture est une position du corps qu’un vivant peut maintenir dans la durée. Elle se caractérise par les positions relatives des membres, mais aussi par une certaine orientation du corps par rapport à l’environnement. Gurfinkel opère la transition entre la réflexologie de Sherrington, la neurologie holistique de Head et Holmes et la phénoménologie gestaltiste de Merleau-Ponty. Il admet l’existence d’une représentation interne du corps qu’il ne conçoit pas au sens représentationnel mentaliste des sciences cognitives, mais plutôt comme un schème organisateur central unitaire contrôlant les automatisms posturaux :

●       « The findings cited so far allow us to hypothesize that the body scheme is a supramodal organization, containing information about the kinematic structure of the body and about the dimensions of its links and their mass-inertial characteristics, synthesizing different types of afferent signals, and presenting the results of this synthesis in the form of spatial co-ordinates and trajectories of body parts. »

●       La mise en évidence de ce schéma corporel requiert la dissociation expérimentale entre la représentation interne du corps et sa configuration actuelle. Les réflexes du cou activés par le pivotement de la tête sur l’axe vertical influencent le réflexe de Kohnstamm d’extension des jambes après compression des mollets : l’extension est réduite du côté du menton et amplifiée du côté occipital. Même type de réaction avec un vibrateur appliqué aux talons d’Achille. La suggestion hypnotique d’une rotation illusoire de la tête a la même influence sur le réflexe de Kohnstamm. Le corps n’est donc pas une somme de réflexes, mais une totalité intégrant des automatismes.

b)     H. Head & G. Holmes, Sensory disturbances from cerebral lesions, Brain, 1911 : L’étude systématique des perturbations de la sensibilité induites par des lésions cérébrales : perte du sens de la posture, de la localisation et du mouvement des membres.

●       « At any moment we can become conscious of the position of any part of our bodies, and although such postural recognition is not constantly in the central field of attention, it always forms the measure against which we judge subsequent changes… It is evident that the standard resulting from previous postures and movements, to which immediate reference is made when a fresh position is recognized, cannot be a visual image… Every recognizable change enters into consciousness already charged with its relation to something that has gone before, just as on a taxi meter the distance is presented to us already transformed into shillings and pence. So the final product of the tests for the appreciation of posture and passive movement rises into consciousness as a measured postural change. For this combined standard, against which all subsequent changes of posture are measured before they enter consciousness, we propose the word “schema”. By means of perpetual alterations in position we are always building up a postural model of ourselves which constantly changes. Every new posture or movement is recorded on this plastic schema, and the activity of the cortex brings every fresh group of sensations evoked by altered posture into relation with it. Immediate postural recognition follows as soon as the relation is complete.”
3. Le schématisme transcendantal :

●      E. Cassirer, Le concept de groupe et la théorie de la perception in Journal de Psychologie normale et pathologique (1938) accomplit le mouvement de reprise philosophique où la théorie kantienne du schématisme de l’imagination transcendantale est réinterprétée par le concept de groupe. Le schème d’un concept de l’entendement n’est pas une image de la sensation. La différence entre les deux est que le schème est une règle qui élève à la généralité les concepts perceptifs : « Pour l’exprimer avec concision et précision, on peut dire que la règle est le groupe de transformations auquel on rapporte la modification de l’image particulière. »

●      Cassirer cite Kant (Kritik der reinen Vernunft, B 180) : „das Bild ist ein Produkt des empirischen Vermögens der produktiven Einbildungskraft, das Schema sinnlicher Begriffe (als der Figuren im Raume) ein Produkt und gleichsam ein Monogramm der reinen Einbildungskraft a priori, wodurch und wonach die Bilder allererst möglich werden, die aber mit dem Begriffe nur immer vermittelst des Schema, welches sie bezeichnen, verknüpft werden müssen, und an sich demselben nicht völlig congruiren“.

●      La psychologie a-t-elle progressé vers la découverte de cet « art caché dans les profondeurs de l’âme humaine » qu’est pour Kant le schématisme ? C’est ce que suggère Cassirer, qui fonde ses espérances sur la Gestaltheorie: « La connaissance du facteur de constance dans la fluctuation des conditions externes et internes de la perception est, sous un vêtement moderne, une réalisation du principe saisi par Kant dans sa doctrine du schématisme (Bühler, Sprachtheorie 1934). »

●      De là la solution intégrative de Cassirer qui synthétise les contributions à la théorie de la perception dues à Helmholtz et à Poincaré : « La perception ne consiste pas dans la simple multiplicité des impressions, dans les ‘polygrammes’ de la sensibilité, elle ne s’explique pas suffisamment par une fonction purement reproductrice, par les ‘engrammes’ de la mémoire. Sur ces engrammes et ces polygrammes se construit sa propre fonction spécifique : le monogramme de l’imagination. Chaque invariant de la perception représente en fait un de ces monogrammes, un schème vers lequel les expériences sensibles particulières sont orientées et conformément auquel elles sont interprétées. »

●      Sur cette possibilité de la stabilisation d’invariants dans le flux sensoriel se fonde le pouvoir objectivant que Kant reconnaissait à l’imagination, – tandis que Hume qui croyait la vérité dans la sensation immédiate ne voyait en elle qu’une source d’illusions.

II.    Le cerveau Bayésien :

1. Les principes théoriques :

●      Le modèle interne est une application particulière d’un concept plus général : le processus d’apprentissage par révision des croyances. Un apprentissage peut se ramener à la transition entre un état de croyance antérieur à la réalisation d’un certain événement et un état de croyance postérieur à cet événement. Si cette transition est rationnelle, elle se conforme à une règle d’actualisation de la croyance en fonction de la nouvelle information acquise.

●      Mathématiquement, un état de croyance peut être représenté par une mesure de probabilité d’une certaine proposition. La proposition exprimant cette croyance est associée à un nombre mesurant le niveau de confiance qu’on a en sa vérité. Une croyance révisée est la probabilité conditionnelle qu’une croyance soit vraie, compte tenu de la réalisation d’un événement attendu auquel elle se rapporte. Si l’événement doit avoir un impact sur la croyance c’est qu’il rend celle-ci plus probable ou moins probable. Cette probabilité modifiée est la probabilité a posteriori. On peut la déterminer avec exactitude à condition de connaître l’ensemble des probabilités a priori :

(1) la probabilité inconditionnelle de la croyance : P(Cr) ;

(2) la probabilité inconditionnelle de l’événement par rapport à l’ensemble des possibilités : P(Ev) ;

(3) la probabilité conditionnelle du même événement, dans l’hypothèse où la croyance serait vraie : P(Ev | Cr).

 Une formule due à Thomas Bayes sert à calculer la probabilité a posteriori de la croyance sur la base de la connaissance a priori de toutes ces conditions : P(Cr | Ev) = P(Ev | Cr) P(Cr) / P(Ev).
2.
L’interprétation :

●      Ce qui donne au modèle interne sa plausibilité biologique, ce qui rejoint la phénoménologie de l’anticipation dans la perception, c’est qu’il s’agit d’un outil de prédiction. Prédire, c’est attribuer, dans un monde incertain, une certaine probabilité à un événement. Or la probabilité pour un vivant qu’un événement se produise est elle-même liée à son état actuel, à son expérience passée et à son évaluation des variables importantes pour lui dans le futur.

●      Cette combinaison entre état présent, expériences passées et prédiction du futur, se prête à l’analyse bayésienne (ou approche probabiliste subjectiviste). La difficulté de la prédiction tient à l’imperfection inévitable des modèles internes. Il faut tenir compte de la méconnaissance par l’agent de lui-même, du monde et des conséquences de ses actions. Les probabilités permettent de quantifier cette méconnaissance.

●      L’approche probabiliste est une extension de la logique classique (non modale), elle permet d’attribuer à chaque état, à chaque événement, à chaque prédiction une valeur de probabilité fondée sur une expression précise de la méconnaissance de l’agent. Ce qui est nouveau par rapport aux autres modèles, ce n’est pas seulement la combinaison entre état présent, expériences passées et prédiction du futur, c’est cette évaluation rigoureuse de la connaissance (certitude ou incertitude) qu’on a de l’état présent, de l’incidence des expériences passées et des conséquences futures de ses actions.

3. Des exemples :

●      En neuroscience et en psychologie expérimentale les modèles probabilistes permettent de rendre compte de nombreux résultats expérimentaux avec un minium d’hypothèses et de paramètres :

A.     Simulation des illusions du mouvement propre de rotation : (Laurens & Droulez, Biological Cybernetics 2007) La perception du mouvement de notre propre corps dépend des canaux semi-circulaires de l’oreille interne. Ces canaux sont remplis d’un liquide visqueux, l’endolymphe. Lorsque nous tournons brusquement la tête, celle-ci se déplace plus vite que l’endolymphe : la différence stimule des cils sensoriels prolongements des nerfs vestibulaires. Les canaux semi-circulaires sont un capteur des forces d’inertie développées par les accélérations angulaires de la tête (ou les freinages). Deux autres cavités de l’oreille interne, l’utricule et la saccule, renferment également de l’endolymphe dans laquelle flottent des cristaux, les otolithes. Ces otolithes se déplacent en stimulant les nerfs vestibulaires lorsque la tête accélère en ligne droite, mais également lorsqu’on incline la tête.

●      Cette ambiguïté gravito-inertielle est cause d’illusions : le pilote au décollage provoquera un accident en cherchant à corriger l’inclinaison illusoire de l’avion vers l’arrière. Si l’accélération (linéaire ou angulaire) est prolongée le sujet ne perçoit plus l’accélération, mais a l’impression que son corps est penché (effet somatogravifique).

●      Les accélérations prolongées sont des conditions artificielles auxquelles l’organisme n’est pas adapté, mais qu’on peut reproduire en centrifugeuse pour tester la façon dont le cerveau des sujets estime la probabilité de leur état de mouvement en cas d’ambiguïté des signaux vestibulaires. La formule de Bayes : P(x| S) = P(S| x) P(x) / P(S)

permet de calculer la probabilité conditionnelle de l’état de mouvement du corps sur la base de la connaissance du signal vestibulaire : P(x| S). Cette probabilité est déterminée par trois termes : (1) P(S|x) : la vraisemblance de l’état de mouvement étant donné le signal vestibulaire : si les canaux semi-circulaires ne sont pas stimulés il est vraisemblable qu’il n’y ait pas d’accélération angulaire de la tête ; (2) P(x) : la probabilité a priori de l’état de mouvement : l’immobilité est plus probable qu’une accélération prolongée ; (3) P(S) : la probabilité du signal vestibulaire, somme pondérée des différents signaux impliqués (canaux semi-circulaires et otolithes).

●      La probabilité de l’état de mouvement estimée par le calcul est comparée avec la moyenne des enregistrements de la perception des sujets soumis à différentes conditions de mouvement en centrifugeuse. Le modèle théorique reproduit de manière satisfaisante les résultats expérimentaux obtenus avec les sujets. En rotation sur l’axe vertical : déclin du sens de la vitesse angulaire ; en accélération vers l’avant constante : déclin du sens de l’accélération linéaire et impression d’inclinaison vers l’arrière. Conclusion : le cerveau traite les signaux vestibulaires conformément au principe de l’inférence probabiliste.

B. La pondération des informations visuelles et haptiques :

●      (Ernst & Banks, Nature 2002) Lorsqu’on observe un objet qu’on palpe en même temps, la vision et le toucher contribuent à l’estimation de ses propriétés. Normalement la vision est dominante (‘capture visuelle’) ; mais la dimension haptique du toucher l’emporte en cas de vision floue (‘capture haptique’). En général, une source d’information sensorielle est dominante par rapport aux autres quand son signal contient moins de ‘bruit’, c-à-d. est moins dispersé (écarts autour de la moyenne ou ‘variance’). On peut simuler cette alternance de rôles en fonction des conditions environnantes en supposant que les sources d’information visuelle et haptique sont intégrées par le cerveau conformément au principe probabiliste de vraisemblance maximum de l’estimation. Les estimations sur la base des différents capteurs sensoriels sont pondérées de façon à privilégier la source d’informations dont l’estimation présente actuellement la plus faible variance.

●      Expérimentation : Les sujets portent des lunettes stéréoscopiques et observent à travers un miroir une barre virtuelle qu’ils doivent saisir entre le pouce et l’index (en fait un dispositif de leviers à retour de force). La tâche consiste à faire une estimation de la hauteur perçue de la barre dans des conditions de vision plus ou moins floue. Résultat : la hauteur de la barre prédite sur la base d’un modèle théorique probabiliste est semblable à la hauteur perçue (d’après l’estimation des sujets).

●      Interprétation : Cela suggère que le cerveau intègre les informations visuelles et haptiques en tenant compte su niveau de bruit de chaque source de manière à faire une estimation optimale. Il y a capture visuelle toutes les fois que l’estimation à base visuelle est plus fiable que l’estimation à base haptique et capture haptique dans les autres cas. Au point de vie neuronal, on suppose l’existence de populations de neurones visuels et de populations de neurones haptiques dont les courbes de décharge présentent des pics plus ou moins bien définis en fonction des préférences respectives des neurones. La forme des courbes de variance des estimations de probabilité des propriétés de l’objet perçu telles qu’elles sont estimées sur la base des différentes sources sensorielles est censée directement refléter la forme des courbes d’activation des populations de neurones concernées par ces propriétés. L’interaction dynamique entre les populations neuronales dispenserait le système cognitif de faire un jugement d’inférence explicite.

C. Le pointage d’une cible en condition d’incertitude :

●      (Körding & Wolpert, Nature 2004) L’apprentissage d’une habileté motrice, telle que jouer au tennis, repose sur des estimations de probabilité. Il faut estimer non seulement la vitesse de la balle qui se rapproche, mais aussi la distribution des vitesses de la balle au cours du match. Pour progresser, on doit combiner l’information des capteurs sensoriels de manière à améliorer de telles estimations. Si le cerveau du joueur est un calculateur bayésien, il doit intégrer en une stratégie optimale le savoir a priori concernant la distribution des probabilités de vitesse de balle au cours de la partie déjà jouée du match (ou dans la suite de tous les matches déjà joués par l’adversaire) avec une information visuelle actuelle dont la fiabilité est variable (jeu en soirée ou par temps de brouillard).

●      Dans l’expérimentation, les sujets doivent atteindre une cible visuelle sur une table avec leur index. Ils n’ont pas une vue directe de leur doigt. L’information visuelle sur la position du doigt leur est donnée sur l’écran d’un système de réalité virtuelle. Sur cet écran, à mi-parcours de la trajectoire de la main un curseur sphérique, qui peut être plus ou moins diffus, s’illumine à une place que l’expérimentateur peut dévier aléatoirement par rapport à la position actuelle de la main. La déviation finale du doigt par rapport à la cible est interprétée comme une mesure de l’estimation par les sujets du déplacement de cette cible.

●      La distribution de probabilité des déplacements de la cible par l’expérimentateur est la probabilité inconditionnelle a priori ‘vraie’ : p(xvrai). La question est de savoir si dans leur estimation de la position de la cible les sujets tiennent compte de tous les termes d’une inférence bayésienne : (1) une estimation a priori de la probabilité de la déviation de la cible : p(xvrai); (2) l’information visuelle donnée par la position du curseur lumineux : p(xperçu); (3) l’incertitude de cette information visuelle compte tenu de l’apparence plus ou mois floue de ce curseur. Ce dernier terme dénote la vraisemblance du déplacement perçu, à supposer que le déplacement effectif est conforme à sa probabilité a priori : p(xperçu|xvrai).

●      Voici la formule de Bayes pour calculer la probabilité a posteriori de chaque déplacement de la cible sur la base d’une estimation a priori de ce déplacement et de l’information visuelle disponible, le poids accordé à cette information étant réglé sur sa fiabilité :

      p(xvrai |xperçu) = p(xperçu|xvrai) p(xvrai) / p(xperçu).

●      On observe que les sujets compensent les déplacements de la cible en combinant une estimation a priori de ses déplacements avec l’information visuelle que leur donne la position du curseur. Mais aussi que l’influence du retour visuel sur la position finale du doigt s’affaiblit à mesure que le flou du curseur rend moins fiable cette information visuelle. Ce qui prouve que l’estimation a posteriori de la position de la cible par les sujets est en conformité avec la règle d’inférence de Bayes. Or, les sujets n’ont pas conscience du fait que le retour visuel sur la position de leur doigt est systématiquement dévié. Conclusion : la compensation observée doit être l’effet d’une estimation inconsciente de cette déviation et de la compensation automatique de celle-ci par le cerveau.

●      Pour le philosophe, l’intérêt de cette méthode de modélisation probabiliste est qu’elle semble capable de sélectionner des variables « qui ont un sens pour le sujet ». C’est en tout cas l’avantage qu’elle paraît avoir par rapport aux méthodes de modélisations classiques en psychophysique, qui s’en tiennent à des variables physiques de mouvement, d’espace ou d’énergie. Outre les aspects quantitatifs du comportement, des aspects qualitatifs, voire intentionnels, intervenant dans l’interprétation perceptive et la sélection de l’action, pourraient de la sorte être pris en compte. Mais, justement, l’adoption de ce mode particulier de représentation formelle implique-t-elle que les neurosciences cognitives, et plus généralement les sciences positives sont désormais en état d’attribuer un sens à un comportement du sujet ?

IV. Une « neurophénoménologie de l’anticipation » ?

1. Interprétation optimiste : Husserl aurait eu l’intuition prémonitoire des progrès récents en neurosciences quand il renvoyait la solution du problème du fondement de l’induction du plan de l’expression et du jugement (où Hume l’avait posé) à celui d’une ‘inférence originaire’, qu’il retrouvait au niveau antéprédicatif dans la structure rétentio-protentionnelle de la perception. Les neurosciences, quand elles font remonter aux propriétés fonctionnelles du cerveau cette capacité d’extraire des invariants de la statistique du flux sensorimoteur, ne feraient que pousser plus loin l’entreprise fondationnelle que la phénoménologie était contrainte d’arrêter à la sphère d’intentionnalité de la conscience. Sous les conditions transcendantales de la constitution de sens de toutes les formations de l’expérience humaine, il y aurait à prendre en compte les conditions empiriques, ou plutôt pré-empiriques sinon proto-transcendantales, telles que le caractère naturellement probabiliste des réponse des neurones et des populations neuronales du cerveau humain au flux des signaux sensorimoteurs parcourant les boucles fonctionnelles de ce cerveau.

2. Interprétation pessimiste : L’adoption du modèle bayésien par les neurosciences signifierait au point de vue idéologique que ces sciences ont entrepris un délestage de la théorie de l’expérience de tout engagement ontologique, dont la désubstantialisation du concept de modèle interne n’est qu’une étape provisoire. Le modèle interne pouvait paraître un moyen de sauvegarder le schéma corporel (V. Gurfinkel) : sa désaffection en faveur du pur formalisme des règles d’inférence probabiliste de Bayes lève l’hypothèque humaniste du schéma corporel. Les fonctions d’inférence probabiliste sur la base de la statistique du flux sensorimoteur peuvent être directement dévolues aux réseaux de neurones sans qu’il y ait besoin de postuler l’existence d’un centre organisateur unitaire. En effet, les caractéristiques de la fréquence de décharge des cellules individuelles et des populations cellulaires sont déjà par elles-mêmes des distributions de probabilités sur les signaux, afférents (extéroceptifs et intéroceptifs) ou efférents (ordres moteurs). De là, le fait que la combinaison de ces distributions de probabilités emprunte naturellement la forme de l’inférence probabiliste. La perspective ainsi ouverte est celle d’une neurocomputation matérialisant l’hypothèse des inférences inconscientes de Helmholtz, une neurocomputation qui procure alternativement au sujet humain des objets de perception ou des illusions perceptives, réduisant ce sujet humain à un jouet du cerveau-machine bayésien.

3. Une porte étroite : Pour le philosophe, il est particulièrement frustrant de devoir concéder que sa décision en faveur de l’une ou l’autre des interprétations ne changera rien au cours de la recherche empirique, laquelle de toutes façons ignore être objet d’attention du philosophe. Toutefois, l’entreprise d’interprétation philosophique ne se laisse peut-être pas ramener non plus à une schéma narratif arbitraire. L’intervention du philosophe rappelle que le formalisme représentationnel du calcul ne saurait à soi seul rendre compte de l’expérience. Le vieux rêve de Galilée : une nature en soi géométrique qui serait l’infrastructure cachée de la nature familière de notre vie quotidienne achoppe toujours sur les mêmes limitations du formalisme : le moment de l’interprétation est d’une nécessité incontournable. Il faut pouvoir assigner des valeurs concrètes aux paramètres des équations et, en définitive, ces valeurs doivent être empruntées à l’intuition. En dépit de la réduction des hypothèses et des paramètres à un minimum, tout engagement sémantique ou ontologique du modèle bayésien n’est pas et ne peut pas être éliminé. On ne pourrait pas simuler par le calcul sur modèle théorique l’allure moyenne de la conduite perceptive ou motrice des sujets humains si l’on ne limitait pas l’ensemble infini de toutes les possibilités concevables. Il faut toujours revenir à l’horizon fini d’un vivant en faisant l’hypothèse que les sujets percevants ont certaines préférences adaptatives. Ex. une préférence pour les formes symétriques, pour le repos, le mouvement lent ou les accélérations de courte durée, etc. Les probabilités conditionnelles a posteriori que les formules de Bayes permettent d’inférer à partir de l’expérience antérieure et de la perception actuelle dépendent toujours de la connaissance des probabilités inconditionnelles a priori (priors) des événements par rapport à l’ensemble des possibilités. Pour le philosophe (sinon pour le chercheur empirique) ces a priori font signe vers les conditions transcendantales de l’expérience, lesquelles à leur tour témoignent de certaines conditions ontologiques, celles des sujets humains.  

 

Publié dans philosophie

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