Physiologie de l’imagination et du langage : la plasticité des neurones

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Il y a de nombreuses façons d’utiliser des traces. Les possibilités techniques sont a priori illimitées. Cependant dans le monde vivant les capacités d’apprentissage sont en général réservées aux animaux dotés d’un système nerveux. Il y a peut-être des exceptions. Il faut remarquer à ce sujet que beaucoup d’êtres vivants n’ont pas besoin d’apprendre. Ils savent déjà.

A priori la plasticité d’un de neurone peut avoir de nombreuses formes :

  • En tant qu’usine de production chimique une cellule vivante est un système plastique. En réponse à des sollicitations extérieures elle peut adopter divers modes de fonctionnement et les conserver. Un exemple de cette plasticité métabolique est la diversification des types cellulaires à partir d’une cellule unique lors du développement embryonnaire : pour une même cellule il y a plusieurs destinées métaboliques possibles (peau, neurones, muscles, ...). Le choix de cette destinée dépend en partie de signaux extérieurs, des molécules qui sont rencontrées. La mort cellulaire est un cas extrême de plasticité. La plasticité métabolique et la mort cellulaire jouent un rôle très important pour le développement du système nerveux. Comme on peut voir l’apprentissage comme une sorte de développement dirigé par l’expérience, les questions sur les mécanismes de l’apprentissage animal appartiennent à la biologie du développement. Comment un réseau de neurones tire profit de son expérience pour orienter son propre développement ? Quelles informations sont utilisées et comment le sont-elles ?
  • La plasticité des synapses, c’est à dire des points d’action d’un neurone sur un autre, est la forme de plasticité la plus importante pour les théories de l’apprentissage, parce que la performance d’un réseau de neurones dépend crucialement de la façon dont les neurones agissent les uns sur les autres. Par plasticité des synapses il faut entendre non seulement les modifications individuelles des synapses (plus ou moins agissante, en sommeil, ...) mais aussi les processus de création et de destruction de synapses, ainsi que les processus de croissance ou de décroissance des fibres qui leur sont associés. La plasticité métabolique est centrale mais elle interagit avec la plasticité périphérique des synapses. La plasticité synaptique est une sorte de développement local tandis que la plasticité métabolique est associée à un développement régional.
  • En tant que pile électrique, un neurone est plastique. La membrane du neurone est chargée comme une capacité. Sa charge électrique dépend des signaux envoyés par d’autres neurones sur ses dendrites par l’intermédiaire des synapses. Le corps du neurone peut conserver brièvement sa charge électrique, pendant environ un millième de seconde. Cette forme de mémoire a une durée trop courte pour donner lieu à un apprentissage mais elle joue un rôle important lors des processus d’intégration des informations.

Il y a d’autres formes de plasticité neuronale mais elles n’interviennent pas dans l’apprentissage si elles ne sont pas associées à la plasticité synaptique ou métabolique des neurones. Il y a peut-être des exceptions à cette règle.

La plasticité synaptique est la clé de la compréhension de l’apprentissage animal. Cela a été vérifié par plusieurs équipes de chercheurs sur plusieurs formes élémentaires d’apprentissage. On connait même parfois les molécules et les mécanismes biochimiques impliqués. Mais pour les apprentissages complexes, la façon dont l’organisme met à profit sa plasticité synaptique pour améliorer ses performances est encore mal connue. Les possibilités de développement sont innombrables. Comment l’animal trouve-t-il un chemin qui le fait progresser ?