Votre cerveau vous ment constamment

Au lieu de nous transmettre l’intégralité, épuisante, des informations qui nous submergent, notre cerveau prend des raccourcis en ignorant la majeure partie d’entre elles et en anticipant celles à venir. Ce que nous expérimentons réellement est la prédiction que fait le cerveau du futur immédiat et de la réalité qui nous entoure.

Chaque seconde, le corps reçoit d’innombrables stimuli par l’intermédiaire de ses sens. Les yeux traitent les formes, les couleurs et la profondeur, qu’ils intègrent en un film continu ; les oreilles traitent les fréquences, leur hauteur et leur intensité, tout en évaluant leur orientation et leur distance ; la peau traite la température, l’humidité, la charge électrique, la texture, et bien plus encore ! À chaque seconde de notre vie, nous sommes bombardés d’une quantité considérable d’informations, dont certaines peuvent nous sauver la vie ou, au contraire, nous mettre en danger.

La fonction principale du cerveau est de donner du sens à l’ensemble de ces informations et de réagir au mieux à tous ces stimuli externes. Il suit également les réponses du corps à ceux-ci, en recueillant des stimuli internes qui régulent notre homéostasie (capacité d’un organisme vivant à maintenir son milieu intérieur dans un état d'équilibre stable, malgré les variations constantes du monde extérieur) et nous maintiennent en vie.

Par exemple, si la température extérieure est trop élevée, les récepteurs thermiques de notre peau recueillent ce stimulus externe. Celui-ci est traité par le cerveau et nous commençons à transpirer en réponse à un stimulus interne. Tout cela se produit sans intervention consciente de notre part, pour chacun des stimuli que nous recevons.

La question principale est donc la suivante : comment notre cerveau relie-t-il tous ces stimuli pour former une représentation cohérente de notre environnement et produire une réponse ? Qu’est-ce qui nous fait commencer à transpirer lorsqu’il fait trop chaud ?

Le cerveau, une mer électriquement chargée

Le cerveau est le lieu où toutes ces informations convergent pour prendre sens. Les principaux acteurs sont les neurones, tandis que les astrocytes, les oligodendrocytes et la microglie contribuent eux aussi à organiser la multitude d’informations qui affluent. Les neurones de différentes régions cérébrales sont plus ou moins spécialisés dans différentes tâches, par exemple au sein du cortex auditif, du cortex visuel ou des régions impliquées dans la parole. Toutes ces régions doivent être coordonnées pour exprimer une pensée ou éprouver une sensation particulière.

Figure 1 : Parties du cerveau.

Pour propager et organiser ces stimuli, les neurones utilisent des charges électriques comme moyen de communication, conjointement à des substances chimiques appelées neurotransmetteurs. Lorsque les neurones sont excités, la charge électrique se propage à travers eux sous forme d’ondes. Ces ondes, associées aux neurotransmetteurs, déterminent nos réponses et nous permettent de réunir des expériences stockées dans des régions cérébrales éloignées pour former un souvenir, une sensation ou une réponse cohérente.

Figure 2 : Image EEG du cerveau humain montrant la propagation d’une onde après un stimulus spécifique. Les zones colorées indiquent les régions impliquées et la couleur représente l’intensité : le rouge correspond à l’intensité la plus forte et le bleu à la plus faible. Image téléversée par Abigail McGarth.

Des stimuli spécifiques créent des ondes spécifiques, qui activent des neurones particuliers, et inversement. Cela affecte des régions cérébrales précises et nous donne accès à tout un ensemble de mécanismes permettant de classer et, surtout, de mémoriser les sensations complexes provenant de notre environnement. Un même stimulus produira toujours des ondes très similaires, voire identiques, ce qui nous fera vivre des expériences similaires, voire identiques, à chaque fois. Par exemple, lorsqu’un doigt touche une plaque de cuisson brûlante, des neurones interprètent les informations provenant des récepteurs thermiques de la peau, des récepteurs de la douleur si la température est trop élevée, ainsi que le réflexe de retrait qui nous fait éloigner le doigt de la plaque. Cette « onde d’effet » s’inscrit dans notre mémoire afin que nous sachions ne pas recommencer lorsque nous verrons à nouveau une plaque brûlante. Le moment d’apparition, la fréquence, la direction, l’intensité et la vitesse de l’onde produisent des effets spécifiques et affectent des neurones particuliers, créant des souvenirs très spécialisés ! Le courant généré par les neurones peut même produire des vortex électriquement chargés, capables d’acheminer très efficacement l’information entre différentes parties du cerveau. Le chef d’orchestre de ces ondes est une région cérébrale appelée cortex insulaire antérieur, qui les synchronise avec notre rythme cardiaque, notre température, notre état émotionnel et d’autres stimuli produits par le corps, comme les hormones.

Figure 3 : Vortex électriquement chargés à la surface topographique du cerveau. La charge négative est représentée en bleu et la charge positive en rouge 

Prédire plutôt que réagir

La différence entre réagir à quelque chose et le prédire peut parfois être une question de vie ou de mort. À un moment de notre évolution, nos proto-cerveaux ont commencé à prédire les événements du futur immédiat plutôt qu’à simplement y réagir, ce qui a conduit à la formation d’« ondes causales ». Celles-ci s’appuient sur notre expérience plutôt que de réagir uniquement aux événements présents, construisant ainsi une réalité prédite. Cette capacité nous a procuré un avantage évolutif en nous faisant gagner quelques microsecondes dans notre temps de réaction aux événements extérieurs, tout en réduisant considérablement les besoins métaboliques du cerveau. Au lieu de reconstruire en permanence tout ce qui nous entoure et d’essayer de lui donner du sens à chaque instant, le cerveau s’appuie sur des « ondes causales » déjà produites et les fait correspondre à la situation actuelle. Le cerveau est d’ailleurs si économe en énergie qu’il peut donner du sens à l’ensemble de ces informations avec une puissance d’environ 20 watts, soit l’équivalent d’une petite ampoule.

Des implications en cascade

Ce simple changement évolutif a encore aujourd’hui des conséquences importantes sur notre vie quotidienne. Il explique pourquoi les choses nouvelles et stimulantes sont toujours plus fatigantes que celles que nous connaissons déjà : le cerveau ne dispose d’aucune expérience antérieure sur laquelle s’appuyer et doit rester attentif du début à la fin. Il explique également pourquoi la répétition nous aide à mieux mémoriser : elle renforce cette onde spécifique ainsi que la connexion entre les neurones concernés. Cependant, cela vaut aussi bien pour les répétitions intentionnelles, comme l’apprentissage, que pour les répétitions inconscientes, comme les mauvaises habitudes, le fait de se rabaisser ou les tics. Toutes renforcent les connexions neuronales entre les neurones activés.

Ce changement permet également à notre vision d’être continue plutôt que segmentée, même lorsque les conditions environnantes changent radicalement. Nous suivons un objet de manière continue lorsque nous bougeons la tête ; nous savons ce qui se trouve autour de nous même lorsque nous éteignons la lumière ; et nous savons de quelle couleur est une pomme même lorsqu’elle se trouve dans une faible luminosité. Les poulets, en revanche, n’auraient pas une vision continue. Ils percevraient plutôt une nouvelle image chaque fois qu’ils bougent la tête.

La désynchronisation de ces ondes provoque des effets intéressants dans notre organisme. Si nous essayons de retrouver un objet précis, par exemple des clés de voiture, alors que les ondes stationnaires sont désynchronisées — l’onde correspondant au souvenir de l’apparence des clés et de l’endroit où elles sont susceptibles de se trouver, et l’onde générée par notre vision —, nous pouvons faire l’expérience de ce que l’on appelle une « cécité aux objets » : les clés peuvent se trouver juste devant nos yeux sans que nous soyons capables de les percevoir. Ce n’est qu’en recentrant notre attention sur elles et en regardant à nouveau — en synchronisant les ondes — que nous pouvons retrouver l’objet manquant.

Une autre implication des ondes stationnaires concerne l’effet des anesthésiques sur notre organisme et, par conséquent, sur notre conscience. Les anesthésiques perturbent les échanges entre nos neurones, provoquant l’effondrement des ondes stationnaires. Des ondes lentes et longues prennent alors le relais et nous perdons connaissance.

Futures études sur la connectivité neuronale

Ces dernières années, de nombreuses études se sont intéressées aux implications des ondes stationnaires, avec une attention particulière portée à leur étude dans certaines affections neurologiques. Des laboratoires du monde entier cherchent à définir les différences entre les ondes observées chez des individus en bonne santé et celles observées chez des personnes atteintes de schizophrénie, de la maladie de Parkinson, de dépression clinique ou d’affections similaires, avec pour objectif principal de trouver un traitement non invasif ne reposant pas sur des médicaments.

Références

1. https://sciencenotes.org/parts-of-the-brain-and-their-functions/

2. Verzhbinsky, I.A., Daume, J., Cheng, S. et al. Cross-region neuron co-firing mediated by ripple oscillations supports distributed working memory representations. Nat Neurosci (2026). https://doi.org/10.1038/s41593-026-02403-z

3. Muller L, Busch A, Davis Z ... Neural traveling waves in cortex: Network mechanisms and potential roles in neural computation. Neuron, 2026; 114, 3156-3174

4. Xu, Y., Long, X., Feng, J. et al. Interacting spiral wave patterns underlie complex brain dynamics and are related to cognitive processing. Nat Hum Behav 7, 1196–1215 (2023). https://doi.org/10.1038/s41562-023-01626-5

5. Vishne G, Gerber E, Knight R ... Distinct ventral stream and prefrontal cortex representational dynamics during sustained conscious visual perception. Cell Reports, 2023; 42