Comment le cerveau absorbe-t-il des concepts "postclassiques"

Les poils du chat de Schrödinger vous donnent des démangeaisons ? La perspective d’un univers holographique vous met à plat ? L'explication de la double fente vous entre par une oreille et sort par l’autre (à moins que ce ne soit les deux) ? Pourquoi les concepts de la nouvelles physique nous sont ils aussi obscurs, alors que ceux de la mécanique newtonienne peuvent aisément se comprendre ?

Limitation intrinsèque de notre cerveau ou difficile transformation de notre culture ? Pour certains la messe est dite : l’être humain est un primate de la savane, et la compréhension de l’univers dans sa totalité lui est à jamais exclue. C’est l’opinion de l’astrophysicien Martin Rees, pour qui : « Peut-être certains aspects de la réalité sont-ils intrinsèquement au-delà de nos capacités d’analyse, leur compréhension nécessitant un intellect posthumain – tout comme l’appréhension de la géométrie euclidienne se situe au-delà des possibilités des primates non humains. Certains pourraient objecter qu’il n’existe pas de limite à ce qui est calculable. Mais il existe une différence entre ce qui est calculable et ce qui peut être connu conceptuellement. Quiconque a appris la géométrie cartésienne peut facilement visualiser une figure simple – une ligne ou un cercle, si on lui fournit l’équation correspondante. »

Pour lui pas de doute, une pleine compréhension des mécanismes de la réalité appartient à des posthumains.

Peut être. Mais dans l’attente, il est intéressant de comprendre pourquoi certains concepts ont du mal entrer dans notre tête. Une expérience réalisée à l'université Carnegie Mellon, originalement présentée dans NPJ Science of Learning, et rapportée par Discover Magazine ainsi que par Science Daily cherche précisément à comprendre cela, à l’aide de l’outil favori des neurosciences contemporaines, l’IRM fonctionnelle.

L’étude du fonctionnement du cerveau a déjà montré que lorsqu’on pense à un objet ou un concept, certains patterns neuronaux ont tendance à s’activer. Pour reprendre un exemple classique, si je pense à un marteau, les neurones correspondant à la préhension de l’objet, le mouvementent de frapper avec, se mettent en branle. La plupart des concepts de la physique classique sont en mesure d’être, de la même manière, représentés de façon perceptuelle ou liée à un mouvement. Ainsi, nous disent les auteurs : « Par exemple, alors qu'on ne peut voir directement une force, les physiciens peuvent imaginer "une flèche de force" possédant des taille et direction définies et agissant sur un objet matériel. De même, l'énergie contenue dans un système ne peut être visualisée directement, mais l'idée intuitive d'une quantité conservée mais changeant de forme peut être accessible à l'expérience perceptive humaine. »

Les choses changent lorsque des concepts plus abstraits sont invoqués par la nouvelle physique, comme la relativité de l’espace et du temps, la dualité onde-particule ou la matière noire. Car ils sont bien plus difficilement appréhendés par l’intuition (l’exemple de la matière noire est souvent utilisé dans le texte de Nature, alors que personnellement je ne vois pas trop la difficulté à concevoir cela intuitivement : c’est de la matière, qui est, bon, euh, noire, même si bien sûr cela recouvre quelque chose d'infiniment plus complexe!).

On a donc examiné le cerveau de physiciens, et on s’est rendu compte que ces derniers catégorisaient leurs concepts en fonction d’une série de critères ; comme ce qui est mesurable et ce qui ne l’est pas. Ou ce qui est périodique ou non. Ainsi, nous rappelle Science Daily, les ondes radio ont une périodicité, et le multivers n’en a pas. Ensuite, les neuroscientifiques sont parvenus à prédire à partir du système de catégorisation qu’ils avaient découvert dans le cerveau des physiciens comment tel ou tel concept abstrait allait se manifester chez ces derniers. Et chose importante, lorsqu’on a testé les cerveaux des physiciens soumis à l’expérience, les mêmes circuits s’activaient systématiquement, quelle que soit leur université d’origine, leur nationalité ou leur culture. Cela a des implications en matière d’éducation, comme l’a expliqué Robert Mason, le principal chercheur, dans Discovery : « Cela sonne comme de la science-fiction, mais nous pourrions être en mesure d'évaluer les connaissances des étudiants en comparant leur état cérébral à celui d’un expert exprimant les mêmes connaissances, puisque ces états sont mesurables et cohérents d'un expert à l'autre ? »

L’article de Discovery note aussi une possible corrélation entre notre acquisition de nouveaux concepts avancés et notre compréhension d’une histoire : « Les concepts postclassiques exigent souvent que ce qui est inconnu ou non observable soit mis en relation avec ce qui est déjà compris. Or, ce même processus est souvent nécessaire à la compréhension du déroulement d'un récit ; les régions du cerveau qui s'activaient lorsque les physiciens réfléchissaient à certains concepts postclassiques lors de cette étude s'activaient également lorsque des lecteurs jugeaient la cohérence d'un nouveau segment d'histoire selon une autre recherche. »

 

Que déduire de tout cela ? L'universalité des processus cérébraux mis en œuvre par les physiciens, indépendamment de leurs différences personnelles, tend à prouver que le cerveau humain possède les ressources pour traiter les nouveaux concepts de la même manière que les anciens. Pour résumer, je pense à l'espace-temps de la même manière que lorsque je pense à un marteau. D’ailleurs, l’article de Science Daily précise bien que « lorsque les physiciens traitent des informations sur l'oscillation, le système cérébral qui entre en jeu est celui qui traiterait normalement les événements rythmiques, tels que les mouvements de danse ou les ondulations dans un étang. »

Cela va dans le sens de quelque chose qu’on savait déjà (par exemple avec les neurones de la lecture chers à Stanislas Dehaene) : que les structures archaïques de notre cerveau sont capables de se réorganiser, s’adapter pour affronter des expériences inédites. Ce qu’on savait pour la lecture ne s’arrête pas à celle-ci : notre cerveau peut également s’entraîner à la compréhension des trous noirs, de l’intrication quantique, de l’espace courbe. Nous ne sommes définitivement pas limités à courir dans la savane.

Les deux modes d'apprentissage

 

Comment apprenons-nous ? Les neurosciences, les sciences cognitives, mais aussi le quantified self et bon vieil empirisme nous ont-ils fait progresser dans notre compréhension des mécanismes de l’apprentissage ? Et s’agit-il de pures découvertes théoriques ou sont-elles applicables à la salle de classe ou à chacun d’entre nous ?

Même le plus fameux des MOOCs, Coursera, s’est intéressé à la question et propose maintenant un cursus « Apprendre à apprendre« .

A sa tête, on trouve un neuroscientifique connu, Terrence Sejnowski et surtout Barbara Oakley, auteur d’un excellent livre sur l’apprentissage des sciences, A Mind for Numbers.

Son éducation scientifique, Barbara Oakley l’a effectuée sur le tas. Comme pour beaucoup d’autres, sa scolarité s’accompagna d’une profonde répugnance pour les mathématiques. Son truc c’était les langues, et elle devint à l’âge adulte une spécialiste du Russe au sein de l’armée américaine. Elle réalisa bientôt qu’en dehors de l’armée, il n’existait pas beaucoup d’opportunités pour les spécialistes de cette langue. Elle suivit alors un cours d’ingénierie, et dut absorber les disciplines qu’elle avait négligées plus tôt. Cela lui permit d’expérimenter un certain nombre de stratégies et d’élaborer la méthode qui inspire notamment le cours de Coursera.

Mode « concentré » et mode « diffus »

La créativité occupe une place importante dans le livre d’Oakley. Certains pourraient s’en étonner d’autant qu’elle traite de domaines comme les maths et les sciences, et plus que les humanités. Mais apprendre c’est créer, insiste-t-elle. La solution à la question mathématique implique bien souvent d’appréhender celle-ci sous un nouvel angle.

Un des premiers principes sur lesquels elle s’étend dans son livre c’est ce qu’on pourrait appeler le paradoxe de la créativité. Autrement dit, lorsqu’on cherche à résoudre un problème, la partie du cerveau qui y travaille n’est pas celle qui trouve la solution. Pour Oakley, en effet notre cerveau fonctionne selon deux modes : le « diffus » et le « concentré ». Le mode concentré est celui que nous utilisons le plus volontiers lorsque nous effectuons un travail intellectuel. Celui-ci permet à nos pensées de suivre un cheminement logique, en enchaînant les associations d’idées les plus claires et les plus évidentes. Barbara Oakley compare cette approche à un jeu de flipper (on trouvera ici un extrait de son livre développant cette métaphore). La boule représente le train de notre pensée. Dans le mode concentré, elle se déplace sur un terrain où les obstacles sur lesquels elle rebondit se situent très près les uns des autres.

Le mode diffus, au contraire, est celui de l’inconscient. Sur ce plateau de flipper les obstacles sont beaucoup plus rares, ce qui permet à la bille de parcourir de plus grandes distances. Ce qui signifie que notre train de pensées est capable d’associer des idées plus éloignées les unes des autres. C’est précisément ce que nous faisons lorsque nous nous trouvons face à un problème inédit ou difficile. Nous avons besoin d’effectuer de nouvelles connexions entre nos neurones.

Cela signifie-t-il que pour résoudre des problèmes il nous suffit de rêvasser et de ne rien faire ? Surtout pas, explique Barbara Oakley. En fait, l’inconscient, le mode diffus, n’est capable que de résoudre les questions sur lesquelles le mode concentré a intensément travaillé auparavant. Toute l’astuce consiste donc à savoir quand il faut se concentrer et quand, à l’inverse, il faut lâcher prise.
L’une des grosses erreurs lorsqu’on aborde un problème uniquement en mode concentré consiste à partir sur une (mauvaise) idée de solution et à rester indéfiniment fixé sur elle. C’est parce qu’on est coincé dans le petit réseau d’associations d’idées adopté au démarrage : ce que Barbara Oakley nomme l’Einstellung (qu’on peut traduire par « installation » ou « mise en place »). Une étude a été faite à ce sujet sur des joueurs d’échecs novices (.pdf). On a suivi le regard de ces joueurs lorsqu’ils cherchaient la meilleure stratégie possible. Leurs yeux localisaient très vite un point précis de l’échiquier, et alors qu’ils étaient convaincus d’évaluer toutes les alternatives possibles, leur regard les trahissait : il restait fixé sur la même région de l’échiquier, celle qu’ils avaient sélectionnée au début.

Barbara Oakley donne comme exemple de bonne pratique celle adoptée par Thomas Edison, qui avait coutume de s’assoupir dans son fauteuil en tenant une balle entre ses mains. Lorsqu’il perdait conscience, la balle tombait, le réveillant instantanément. Il notait alors toutes les idées qui lui étaient venues lors de sa somnolence. Salvador Dali utilisait la même technique, dans un domaine bien sûr totalement différent. Une autre solution consiste à travailler sur le problème juste avant de s’endormir, le mode le plus « diffus » qu’on puisse imaginer. Barbara Oakley ne le cite pas précisément, mais n’oublions pas que certains inventeurs pratiquent des techniques de « rêve lucide » ou de rêve contrôlé pour trouver la solution à leur recherche. C’est le cas par exemple de Ray Kurzweil, qui avoue dans une interview s’endormir régulièrement en réfléchissant à un problème à résoudre, pour recueillir en rêve des éléments de solution, surtout dans l’état semi-conscient qui suit immédiatement le réveil le matin.

On n’est bien sûr pas loin de de la notion de sérendipité, à condition de bien comprendre que ce genre de « trouvailles » obtenues « par hasard » intervient après un travail très ardu de concentration. « Marconi aurait-il découvert les ondes radio s’il n’avait pas, par hasard, travaillé sur le sujet pendant des années ?« , s’interrogeait déjà John Cleese dans un sketch des Monty Python.

Mais il existe une autre méthode, beaucoup plus rapide et simple, pour réévaluer une situation : fermer un instant les yeux ! Selon une recherche publiée en 2013, ce simple geste aurait pour conséquence de « déconnecter » immédiatement le mode concentré pour activer le mode diffus ou, comme le nomment officiellement les neuroscientifiques, le « réseau du mode par défaut« .

 

 

 

Le « flipper neural » selon Barbara Oakley

 

 

Les deux approches de l’apprentissage

Pour Barbara Oakley, un processus d’apprentissage se déroule suivant deux démarches complémentaires : le « top-down » et le « bottom up ». Le top-down, c’est comprendre le contexte d’un apprentissage. Quand par exemple, une équation doit être utilisée plutôt qu’une autre. Ainsi, lorsqu’on aborde le manuel d’une discipline quelconque, il vaut mieux commencer par feuilleter le livre, regarder les titres de chapitres, jeter un coup d’œil sur les exercices (alors même qu’on a pas lu le texte permettant leur résolution). Cela permet d’avoir une idée générale du contexte et de la direction choisie par l’auteur.

Mais il ne faut pas oublier non plus l’approche bottom-up, qui se rapproche en fait d’un enseignement très traditionnel. Dans le cadre du bottom-up il est important de constituer des « chunks », des ensembles neuronaux très serrés que notre cerveau sera capable de manipuler comme des blocs. Pour ce faire, rien de mieux que la pratique et la constitution d’une habitude. Les bonnes vieilles techniques de répétition, d’apprentissage par cœur ont leur place ici.

« Les meilleurs programmes d’apprentissage des langues tels ceux du « Defense Language Institute (un Institut de recherche et d’éducation pour les langues étrangères du Département de la Défense des États-Unis, NDT), où j’ai appris le Russe, incorporent une pratique structurée comprenant beaucoup de répétition et de par coeur, un mode concentré d’apprentissage de la langue, et la combinent avec une méthode plus diffuse de discussion libre avec des locuteurs natifs de la langue. Le but est d’intégrer les mots et les structures de base afin que vous puissiez parler aussi librement et avec autant de créativité dans votre nouvelle langue que vous le faites en anglais« .

Comment former ces « clusters » de la manière la plus efficace possible ? Inutile de lire et de relire un texte indéfiniment pour être sûr d’avoir compris et maîtrisé un sujet. En fait, il est beaucoup plus malin de se répéter ce qu’on a appris, de reformuler le contenu de la leçon. Barbara Oakley cite à ce sujet une expérience intéressante (l’article original est malheureusement derrière un paywall). On a demandé à des étudiants de lire un texte scientifique, puis de se rappeler son contenu. Ils l’ont ensuite lu une seconde fois, puis ont réitéré le même exercice. Il s’est avéré que cette technique était bien plus efficace que d’autres méthodes, pourtant plus élaborées, par exemple la création de schémas conceptuels, pour construire une représentation mentale de ce qu’on apprend. Ce qui a surpris les étudiants eux-mêmes, car ils pensaient que cette dernière méthode était la meilleure. Mais le problème, souligne Oakley, c’est qu’on essaie trop souvent de bâtir des relations entre des concepts sans avoir auparavant maîtrisé les clusters correspondant à ces concepts. Ce qui équivaut, selon elle, « à apprendre des stratégies avancées du jeu d’Échecs sans connaître les règles de base« .

Adieu au multitâche !

C’est donc l’équilibre entre ces deux modes cérébraux diffus et concentré, qui garantit la créativité de nos esprits. Barbara Oakley n’est pas la seule à se pencher sur le sujet, qui attire l’attention des neuroscientifiques. Ainsi Daniel Levitin (auteur d’un excellent livre sur les neurosciences de la musique, traduit en français sous le titre De la note au cerveau) en tire-t-il des conclusions intéressantes dans un article du New York Times. Ses recherches sur ces deux modes d’attention l’ont conduit, avec son collègue Vinod Menon, a identifier la partie du cerveau, située dans l’insula, qui détermine la « balance attentionnelle » autrement dit, le moment où il faut passer du mode diffus au mode concentré, et vice versa. Or le hic est que cet « interrupteur » est aujourd’hui détraqué : en effet notre vie actuelle, nos activités en ligne notamment, entrent constamment en compétition pour attirer notre attention, du coup, nous n’arrêtons pas de passer involontairement du mode diffus au mode concentré et inversement. « Chaque changement de statut que vous lisez sur Facebook, chaque tweet ou texte que vous recevez d’un ami entre en compétition pour les ressources de votre cerveau avec des choses importantes, comme décider s’il faut mettre vos économies dans des actions ou des obligations, vous rappeler où vous avez laissé votre passeport ou encore trouver la meilleure façon de vous réconcilier avec un ami proche avec lequel vous venez de vous disputer. »

La conclusion qu’en tire Levitin est donc qu’il faut protéger notre mode diffus en évitant de lui imposer cette surcharge attentionnelle : « Si vous désirez être plus productif et créatif, et avoir plus d’énergie, la science préconise de partitionner votre journée en périodes de projets. Vous devriez ne vous consacrer aux réseaux sociaux que pendant un temps déterminé, et refuser les interruptions constantes pendant votre journée. » « On devrait aussi ne consulter ses mails qu’à des moments donnés. »

Une chose est sûre : le cerveau n’est pas multitâche.

A noter d’ailleurs à ce sujet une expérience intéressante effectuée sur des adeptes de la méditation « pleine conscience» : il s’est avéré que ceux­-ci étaient capables de mieux gérer un ensemble multiple de sollicitations simultanées, comme la consultation de mails, de textos, le travail sur un traitement de texte, etc. Bref, ils étaient plus « multitâches ». Mais en réalité ils passaient plus de temps à chaque fois sur chaque travail particulier, bref, leur meilleures capacités de « multitasking » étaient en fait dû à la faculté… de rester monotâches !

Les pouvoirs et limites de la neuroplasticité

Jusqu’où le cerveau peut-il changer ? Avons-nous des limites à notre développement mental ? Ou pouvons-nous indéfiniment nous « augmenter » à l’aide d’exercices cognitifs, de produits chimiques, de stimulation magnétique ou électrique ? Jusqu’à il n’y pas très longtemps, la messe semblait dite ; le cerveau, apprenait-on, ne crée pas de nouveaux neurones. Il existe des périodes critiques dans l’enfance pour apprendre de nouvelles langues ou se livrer à la musique. A partir d’un certain âge, il ne faut plus attendre de changement majeur. Puis tout s’est renversé. Oui, le cerveau crée des neurones, même si ce n’est pas partout (les nouvelles cellules sont concentrées dans certaines zones, et l’importance du rôle de cette neurogenèse est encore contestée), on peut soigner ses défauts cognitifs voire ses traumatismes ou même des lésions cérébrales, augmenter son intelligence sa mémoire, réduire ses angoisses… 

 

 Un cerveau qui apprend toujours 

Mais finalement, ce n’est pas le nombre de neurones qui compte, mais bien la question de savoir jusqu’où nous pouvons améliorer nos facultés mentales. Ainsi, avons-nous des preuves que le cerveau continue à apprendre, quel que soit l’âge ? Dans son livre Guitar Zero, Gary Marcus, raconte comment à 38 ans il s’est mis à apprendre à jouer d’un instrument de musique, bien après l’âge où l’on considère cela efficace. Dans son introduction, il présente une expérience sur les chouettes effraies qui montre bien les limites de l’âge – et le moyen de les contourner. Ces oiseaux se dirigent dans les airs grâce aux sons, nous explique-t-il. Mais contrairement aux chauves-souris par exemple, ils font aussi usage de leur sens de la vue. Ces animaux nocturnes harmonisent donc leur ouïe et leur vision pour se diriger plus aisément dans les ténèbres. Or, un biologiste de Stanford, Eric Knudsen, a élevé des chouettes en déformant leur champ de vison. Les jeunes chouettes étaient capables de « recalibrer » leur vision et leur audition en tenant compte des nouveaux paramètres, mais les plus âgées s’adaptaient beaucoup moins bien. Ensuite, Knudsen a découvert que les animaux âgés n’étaient pas des cas désespérés. Il s’est rendu compte qu’ils pouvaient à leur tour apprendre à gérer leurs nouvelles perceptions si l’apprentissage était découpé en de plus petites tranches. Autrement dit, conclut Marcus, rien n’empêche une personne plus âgée d’acquérir un nouveau comportement ou de s’initier à une nouvelle connaissance tant que les choses se font de manière très progressive. Une théorie qu’il s’est empressé d’appliquer à sa propre pratique de la musique ! Une autre expérience, toute récente, nous éclaire (peut-être) un peu plus sur la neuroplasticité du cerveau âgé. Celle-là a été effectuée sur des rats. On a exposé ces rongeurs à des sons d’une fréquence particulière et on a observé leur cortex auditif. Il s’est avéré que le cerveau des rats âgés était plus sensible à ces nouveaux bruits que celui des plus jeunes. Mais en revanche, l’effet de cet apprentissage disparaissait plus vite. Pour Mike Cisneros-Franco, le chercheur qui a mené l’étude, les conclusions sont assez surprenantes : « Nos travaux ont montré que le cerveau âgé est, contrairement à une notion largement répandue, plus plastique que le cerveau des jeunes adultes… D’un autre côté, cette plasticité accrue est accompagnée par le fait que tout changement obtenu par stimulation ou entraînement est instable : à la fois facile à réaliser et facile à inverser. » Cette mauvaise régulation de l’apprentissage chez les animaux vieillissants serait due à un manque d’une molécule particulière, le GABA. Il faut savoir que le cerveau fonctionne grâce à deux neurotransmetteurs fondamentaux, le glutamate et le GABA. Le glutamate excite les neurones, le GABA les inhibe, stabilisant ainsi les échanges effectués via les synapses. C’est le GABA qui permettrait de conserver plus longtemps les nouvelles connexions obtenues par l’apprentissage. Pour prouver leur théorie, les chercheurs ont augmenté via des produits chimiques le niveau de GABA dans le cerveau des vieux rats, ce qui a permis d’augmenter leur temps de rétention de l’information. 

Une puissance exagérée ?

 Le nouveau concept de neuroplasticité semble effectivement très prometteur, mais peut-être lui accorde-t-on aujourd’hui trop de puissance. C’est ce que pense Maia Szalavitz sur le blog Neo-Life, publié sur la plate-forme Medium. Elle ne remet pas en doute la capacité de changement du cerveau, mais pour cette journaliste scientifique, on sous-estime la difficulté de l’entreprise. Elle cite ainsi un livre du psychiatre Norman Doidge, Guérir grâce à la neuroplasticité, qui raconte plusieurs anecdotes telles que : « une femme qui a guéri sa douleur chronique complètement invalidante grâce à la visualisation ; un homme qui a maîtrisé sa maladie de Parkinson avec des exercices ; et d’autres qui ont surmonté la cécité, des lésions cérébrales graves et d’autres troubles profonds en utilisant une stimulation cérébrale électrique ou du laser non invasif. » Elle ne réfute pas ces affirmations. Oui, tout cela est possible, mais rappelle-t-elle, les gens qui ont réussi ces prouesses étaient dans un état d’urgence et particulièrement motivés. Pour surmonter leurs difficultés, ils ont recouru à un entraînement long, intense et régulier (Maia Szalavitz est très réservée sur l’efficacité des thérapies « faciles », comme le laser). Au contraire, les adeptes trop enthousiastes de la neuroplasticité ont tendance à sous-estimer ces difficultés et penser que tout peut facilement être modifié, amélioré, guéri. Ce que nous avons là n’est autre que la bonne vieille absurdité New Age dans un nouvel emballage : la neuroplasticité devient fondamentalement un reconditionnement de l’idée selon laquelle «l’esprit domine la matière» : vous aussi, par votre pure volonté ou grâce à quelques lumières pointées sur votre tête, vous pouvez passer de terriblement malade à complètement guéri. Chez certains aficionados, continue-t-elle, cela peut impliquer un usage de techniques « thérapeutiques » carrément dangereuses. Comme cet exemple qu’elle tire d’un ouvrage du psychologue Niels Birbaumer, Your Brain Knows More than You Think, dans lequel ce dernier raconte qu’il a guéri un patient atteint de phobie de la voiture en le prenant comme passager et en « conduisant comme un dingue » dans le but de soigner le malheureux ! De plus insiste-t-elle, la neuroplasticité n’est pas toujours une bonne chose. Notre capacité à apprendre de nouveaux comportements, de nouveaux concepts, peut également avoir des effets négatifs : c’est comme ça que les gens tombent en dépression, en apprenant une conception négative de l’existence. Il n’existerait donc pas de recettes miracles pour reconfigurer son cerveau. Si la neuroplasticité nous offre la possibilité de continuer à évoluer, tant en corrigeant nos handicaps et nos biais qu’en continuant à apprendre à un âge avancé, elle ne permet pas l’économie de l’effort et de la répétition constante exigés par la maîtrise d’un exercice. Changer son cerveau n’est pas chose facile, mais on peut obtenir des résultats, comme on va le voir avec les expériences personnelles de la journaliste Caroline Williams. 

 

Voyage au pays de l’amélioration cognitive

Caroline Williams est une journaliste scientifique, qui a notamment travaillé au New Scientist.Elle s’est demandé comment « améliorer son cerveau ». Par chance, elle était bien connectée. Plutôt que tenter de « hacker son esprit » chez elle en se basant sur les exercices et les techniques disponibles sur le marché, elle nous entraîne, dans son livre Override (également publié aux Etats-Unis sous le titre « My Plastic Brain ») dans divers laboratoires prestigieux à Berlin, aux Pays-Bas, aux USA et bien sûr dans son Angleterre natale. L’amélioration cognitive fait voyager ! Dès son introduction, elle nous précise cependant la méthodologie qu’elle a suivie pour effectuer son expérimentation. Selon elle, il n’existe pas de technique « générale » d’amélioration cognitive. Lorsqu’on fait de l’exercice physique, explique-t-elle, pratiquer le jogging permet d’améliorer l’ensemble des performances sportives. Mais si vous faites seulement des abdos, vos bras n’en profiteront pas. Autrement dit, l’effort accompli lors d’un jogging se transfère à l’ensemble du corps. Selon elle, aucun exercice ou aucune technologie ne permet l’équivalent du jogging pour le cerveau. Les efforts fournis ne se transfèrent pas d’une capacité mentale à l’autre. Il n’existe que des « abdos », que des entraînements spécifiques et ciblés. Sur ce point, elle s’oppose à l’opinion de certains chercheurs qui considèrent l’accroissement de la mémoire de travail comme un tel « jogging » (ce qu’est censé accomplir le « dual n-back » par exemple). Caroline Williams ne parle pas du dual n-back dans son livre, mais manifestement elle le connaît, puisqu’il en existe une capture d’écran dans l’ouvrage et qu’elle a correspondu avec Susanne Jaeggi, grande spécialiste de ce programme, avec laquelle elle a justement débattu de la valeur de ce jogging. La journaliste a donc décidé de tester différents exercices mentaux, dans lesquels elle se sent limitée ou handicapée. A l’en croire, elle a beaucoup de lacunes : dépourvue d’attention, anxieuse à l’extrême, dénuée du moindre sens de l’orientation et nulle en maths (je la soupçonne d’exagérer un peu ses défauts !) ; elle a donc testé et cherché à améliorer toutes ces capacités (et d’autres, comme la créativité ou le sens du temps) les unes après les autres… Au menu, exercices cognitifs, mais aussi stimulation magnétique ou électrique transcranienne, et quelques tests IRM pour vérifier le tout. Et bien sûr la méditation « pleine conscience », effectuée là encore sous la direction d’une professionnelle qualifiée. Apparemment, pas mal de choses ont fonctionné… enfin, jusqu’à certaines limites. Les effets indirects de l’amélioration cognitive Une grande caractéristique des résultats obtenus par Caroline Williams me semble être résumée par un seul mot : stratégie. En effet, il me semble que sur bien des points ce qu’elle a été capable de modifier est moins la faculté mentale en elle-même que les moyens par lesquelles elle la met en œuvre : par exemple Williams est une jeune maman qui vit dans l’angoisse de voir son enfant renversé par une voiture sur le chemin de l’école. Après ses exercices sur l’anxiété, elle a pris la décision de prendre avec son fils une route plus longue, mais plus sûre. Curieusement, l’idée ne l’avait pas traversée jusque là : « Je ne sais pas pourquoi je n’y avais pas pensé auparavant – peut-être que le fait de remplacer la panique par une concentration sereine a contribué à laisser de la place dans mon cerveau non seulement pour me soucier de la route, mais aussi pour trouver une solution. » Ses expériences avec le fameux Feelspace montrent aussi comment cet outil a pu changer sa stratégie d’orientation. Feelspace est une ceinture dotée d’un système magnétique envoyant au corps une vibration chaque fois que le sujet fait face au Nord. On dit qu’après avoir utilisé la ceinture un certain temps, le porteur devient capable de se repérer vers les points cardinaux une fois la ceinture enlevée. Évidemment, dit comme ça, ça paraît assez magique. Caroline Williams nous explique en fait comment ça marche. C’est plus limité, mais également plus crédible. Comme beaucoup de gens, Caroline Williams à une vision « égocentrée » de l’espace autour d’elle. Autrement dit, elle est capable de se diriger à l’aide de différents points de repère (par exemple l’église, la boutique de fringues, la maison au toit vert avant de tourner à gauche). Elle a du mal à adopter une vision allocentrée, autrement dit de créer une « carte mentale » du lieu qu’elle traverse, indépendamment de son propre parcours. Conséquence de ce handicap, la difficulté de trouver des raccourcis ou de changer de chemin sans se perdre. Alors qu’elle a adopté le « Feelspace » pendant quelques semaines pour parcourir les environs de son voisinage elle est devenue capable d’associer le Nord et les autres points cardinaux aux différents points de repère qu’elle connaissait. Ce qui lui a permis petit à petit de bâtir une « carte mentale » de son environnement et ainsi pouvoir mieux s’orienter. Mais de saisie intuitive du Nord, point. Et évidemment, cette connaissance ne se transfère pas. Il suffit de se retrouver dans un nouvel endroit pour que tout soit à recommencer. En fait, on a l’impression à la lire que beaucoup de ces techniques fonctionnent effectivement, mais pas toujours de la manière prévue et beaucoup moins directement qu’on pourrait le croire. Ainsi, après une séance de stimulation magnétique transcranienne accompagnée d’exercices destinés à accroitre l’attention, Caroline Williams a pu expérimenter la zone, ce fameux état mental on l’on peut exécuter ses tâches facilement et sans distraction. Mais, lui ont précisé les chercheurs avec qui elle a travaillé, il ne faut pas s’attendre à ce que cet état dure indéfiniment. « C’est apparemment l’inconvénient de l’entraînement cérébral chez les adultes. Tout comme avec l’exercice physique, vous devez rester concentré ou vous allez devenir aussi flasque qu’avant. » Cela ressemble assez aux résultats obtenus avec les souris mentionnés dans la première partie de cet article : les adultes peuvent changer leurs facultés mentales, mais c’est la pérennité qui pose problème. Pour conserver un peu de cette attention accrue, il lui a donc fallu adopter certaines pratiques. Au premier rang, la fameuse méditation « mindfullness »… Au final, qu’a-t-elle retiré de son expérience sur l’attention ? « Au moins, je sais maintenant à quoi ressemble la «zone» et je me rends plus aisément compte quand je m’y retrouve, et surtout je sais quand j’en suis si éloignée qu’il serait préférable que je m’absente de mon bureau pendant une demi-heure ou plus. Et aller faire une balade. Mais surtout, cependant, je voulais savoir si je pouvais utiliser les neurosciences pour améliorer ma concentration, et la réponse est un oui retentissant – bien que d’une manière légèrement différente de celle que j’espérais ». Autre exemple, elle s’est soumise à une stimulation transcranienne dans le laboratoire de Roi Cohen Kadosh, pour augmenter ses capacités mathématiques. Mais se demande-t-elle, est-ce vraiment la faculté de manipuler les nombres qui se retrouve améliorée ou est-ce que le « zap » (pour employer le terme familier désignant la stimulation transcranienne) s’est contenté de lui ôter une part de l’angoisse et de la répulsion qu’elle éprouve à pratiquer les mathématiques ? « Si vous pouvez vous débarrasser de cet obstacle », explique-t-elle, « cela libérera une certaine capacité mentale que vous pourrez ensuite utiliser pour effectuer des additions. Contrairement à la hype sur l’entraînement et la stimulation du cerveau, il n’est pas toujours question d’augmenter une faculté, mais plutôt de libérer celle que vous possédez déjà ou de supprimer un bloc qui n’a pas de raison d’être actif dans ce contexte. » Le livre de Caroline Williams n’est pas un ouvrage de développement personnel, mais plutôt le récit d’une expérience personnelle. Elle donne quand même certains conseils à la fin de ses chapitres. Et pour les maths elle retrouve le point de vue de Maia Szalavitz et de Gary Marcus : on ne s’améliore qu’en pratiquant beaucoup et souvent. Décevant ? C’est la vie ! La méditation et l’exercice physique, indispensables ? Et si elle ne devait garder qu’une technique parmi toutes celles qu’elle a expérimentées ? Pour elle pas de doute, il s’agit de la méditation. Pourtant, elle n’était pas dénuée d’à priori sur cette technique, et notamment sur ses adeptes : »lorsque les gens qui pratiquent beaucoup la méditation vous expliquent à quel point ça fait du bien, ils le font toujours avec ce… regard. C’est le genre de regard que vous trouvez souvent sur les visages de religieux pieux qui espèrent vraiment que vous aussi, vous verrez la lumière. Il y a un sous-entendu légèrement suffisant qui implique qu’ils se sentent vraiment désolés que vous ne l’ayez pas encore trouvée, et pour une raison quelconque, cela me met incroyablement en colère ». Sa première séance, pourtant, n’a pas donné de résultats extraordinaires. Comme elle le raconte dans son « journal de méditation » qui ponctue les différents chapitres de son livre, ça ne s’est pas très bien passé : « Je rentre chez moi avec un léger mal de tête et une sensation de léthargie. Et je suis légèrement de mauvaise humeur pour le reste de la journée. Je ne fais pratiquement aucun travail – ce qui est agaçant, car une partie de l’objectif est de m’aider à me concentrer. J’ai lu les recherches, je sais que c’est une pratique censée être très bonne pour mon cerveau. Seulement, je ne suis pas sûre de l’apprécier. » Et pourtant, à la fin de son bouquin, elle revient largement sur cette mauvaise première impression : « Je suis consciente que cela semble être en contradiction avec ce que j’ai déjà dit à propos de l’existence d’un exercice cérébral capable de stimuler l’ensemble du cerveau. Et je continue à le penser – gardez votre argent dans votre poche et laissez les applications d’entraînement cérébral de côté pour le moment. D’un autre côté, si, comme moi, vous avez du mal à garder votre esprit concentré sur votre travail ou même à cerner ce qui vous stresse dans le monde, alors il me semble qu’il n’existe qu’un seul exercice pour renforcer le contrôle du cortex préfrontal – et c’est la méditation. » Une autre forme d’exercice a sa faveur, mais ce n’est pas un exercice mental. « Quand j’ai commencé tout cela, je recherchais l’équivalent cérébral d’un jogging autour du pâté de maisons et de 20 pompes. La bonne nouvelle est qu’il en existe un. La mauvaise nouvelle est qu’il s’agit d’un jogging autour du pâté de maisons et de 20 pompes. » En effet, l’exercice physique semble bien rester la seule option confirmée pour développer nos capacités cérébrales. Mais Caroline Williams en donne une explication : en effet, l’exercice favorise la création de diverses molécules impliquées dans la croissance, et notamment le BDNF, ou Facteur neurotrophique dérivé du cerveau, une protéine qui maintient la santé des neurones existants et favorise la création de nouveaux neurones. Reste à savoir quelle est la part de placebo dans tout cela ! Si apparemment l’efficacité de ces techniques semble réelle (mais rappelons que Caroline Williams a travaillé avec des laboratoires, en subissant des examens constants pour évaluer ses progrès), on peut s’interroger sur le rôle de la croyance dans cette efficacité. C’est ce que laisse penser une récente méta-analyse (c’est-à-dire une étude évaluant et synthétisant plusieurs travaux antérieurs) relatée par Education Week, qui semble montrer qu’introduire auprès des étudiants le concept de « neuroplasticité » suffit à convaincre ces derniers que leur esprit peut se modifier et facilite ainsi leur motivation pour l’étude des sciences, y compris les terrifiantes mathématiques. La neuroplasticité, il faut d’abord y croire !