Le mystère que la science n'a pas encore résolu
Imaginez un enfant qui voit un éléphant pour la première fois. La lumière rebondit sur l'animal, entre dans ses yeux, et des millions de récepteurs situés au fond de la rétine convertissent cette lumière en signaux électriques. Ces signaux remontent le nerf optique jusqu'au cerveau. Et là… quelque chose de mystérieux se produit.
Comment de simples impulsions électriques deviennent-elles une image mentale vivante ? Comment se transforment-elles en pensée, puis en émotion — « Wow, l'éléphant est si grand ! » ? Ce saut entre l'électricité et l'expérience subjective reste l'une des questions les plus déroutantes de la science. En 1995, le chercheur australien en sciences cognitives David Chalmers lui a donné un nom : le « problème difficile » de la conscience.
La réponse habituelle, celle qu'on enseigne dans les facultés de médecine, est simple : le cerveau crée la conscience. Mais est-ce vraiment si certain ?
« Sans cerveau, mais pas sans cervelle »
En 2007, la revue médicale The Lancet a publié un cas clinique saisissant. Un fonctionnaire français, diagnostiqué à l'âge de 6 mois avec une hydrocéphalie — un excès de liquide céphalo-rachidien qui comprime progressivement le cerveau — avait grandi, s'était marié, élevé deux enfants et exercé son métier sans problème apparent.
À 44 ans, il consulte pour une légère faiblesse de la jambe gauche. Un scanner révèle alors une réalité stupéfiante : la quasi-totalité de son crâne est remplie de liquide. À peine une fine couche de tissu cérébral tapisse les parois intérieures. « Le cerveau était pratiquement absent », a écrit le Dr Lionel Feuillet, du service de neurologie de l'hôpital de la Timone à Marseille.
Et pourtant, cet homme voyait, entendait, ressentait, raisonnait. Sa vie était normale.
Ce cas n'est pas isolé. Le Pr John Lorber (1915-1996), neurologue à l'université de Sheffield, a analysé plus de 600 enfants atteints d'hydrocéphalie. Résultat : parmi les cas les plus sévères, la moitié avait un QI supérieur à 100 et menait une vie tout à fait ordinaire. L'un d'eux avait même obtenu un diplôme de mathématiques avec mention, avec un QI de 126 — alors que son cortex n'avait qu'un millimètre d'épaisseur, contre 4,5 centimètres en moyenne. En 1980, la revue Science publiait ces travaux sous un titre devenu célèbre : « Is Your Brain Really Necessary ? » — Votre cerveau est-il vraiment nécessaire ?
L'hypothèse du « cerveau invisible »
Face à ces cas troublants, certains scientifiques avancent une explication prudente : des structures cérébrales profondes, trop petites pour apparaître sur les scanners conventionnels, pourraient assurer les fonctions cognitives même quand le cortex est atrophié.
« Pendant des centaines d'années, les neurologues ont supposé que tout ce qui leur était cher était réalisé par le cortex, mais il se pourrait bien que les structures profondes du cerveau réalisent un grand nombre des fonctions supposées être du seul ressort du cortex », soulignait Patrick Wall (1925-2001), professeur d'anatomie à l'University College de Londres.
Le neurologue Norman Geschwind (1926-1984), de l'hôpital Beth Israel affilié à Harvard, abondait dans le même sens : ces structures profondes inconnues « sont sans aucun doute importantes pour de nombreuses fonctions ». Et son collègue David Bowsher, professeur de neurophysiologie à l'université de Liverpool, ajoutait qu'elles « sont presque certainement plus importantes qu'on ne le pense actuellement ».
Ces spécialistes reconnaissaient donc, dès les années 1980, que notre carte du cerveau est encore incomplète. Mais cette explication suffit-elle à épuiser le mystère ?
Au-delà des neurones : l'hypothèse quantique
« Pour comprendre la conscience, nous ne pouvons pas nous contenter de regarder les neurones », affirme le Dr Stuart Hameroff, directeur du Centre d'études sur la conscience de l'université de l'Arizona. Et il prend un exemple inattendu : la paramécie.
Cette minuscule créature unicellulaire — visible seulement au microscope — nage, contourne des obstacles, s'accouple, et apprend de ses erreurs. Elle n'a pas un seul neurone, pas une seule synapse. Et pourtant, elle adopte des comportements qui ressemblent à de l'intelligence.
Selon Hameroff, ces comportements sont pilotés par des microtubules : de petits tubes protéiques présents à l'intérieur de toutes les cellules vivantes, y compris les neurones humains. La protéine qui les constitue — la tubuline — est « la protéine la plus répandue et la plus abondante dans l'ensemble du cerveau », précise-t-il. Ces microtubules transporteraient de l'information, fonctionneraient comme des antennes, et pourraient servir d'interface entre le monde quantique et notre expérience consciente.
« En effet, à l'intérieur des neurones, on voit tous ces microtubules qui forment un réseau périodique, ce qui est parfait pour le traitement de l'information et les vibrations », explique Hameroff.
Le cerveau comme processeur de l'univers
Hameroff a développé cette idée en collaboration avec le physicien et mathématicien britannique Sir Roger Penrose, lauréat du prix Nobel. Ensemble, ils ont formulé une théorie selon laquelle la conscience émergerait de processus quantiques au sein des microtubules.
En termes simples : les microtubules agiraient comme un pont entre le monde quantique et notre conscience. Ils capteraient des signaux à une échelle infiniment petite, les amplifieraient et les organiseraient pour les transformer en perceptions, émotions et pensées.
Le cerveau ne créerait pas la conscience — il la recevrait et la traiterait, un peu comme une antenne capte un signal radio sans en être la source.
Cette hypothèse expliquerait aussi pourquoi les cerveaux hydrocéphales fonctionnent : « Au fil du temps, les microtubules de ce cerveau s'adaptent et se réorganisent pour maintenir la conscience et la cognition », dit Hameroff. Ce serait les microtubules, et non le cortex, qui contrôleraient la neuroplasticité — la capacité du cerveau à se reconfigurer.
Le cerveau traite l'information à plusieurs niveaux simultanément : les ondes cérébrales oscillent lentement entre 0,5 et 100 Hz ; les neurones se déclenchent jusqu'à 1 000 Hz ; les microtubules vibrent dans la gamme des mégahertz ; et à l'échelle quantique, les fréquences atteignent théoriquement jusqu'à 1043 Hz.
« Plutôt qu'un ordinateur composé de simples neurones, le cerveau est un orchestre quantique », conclut Hameroff, « parce qu'il y a des résonances, des harmonies et des solutions sur différentes fréquences, comme en musique. Je pense donc que la conscience s'apparente davantage à de la musique qu'à un calcul. »
D'autres chercheurs explorent des pistes voisines. Une étude publiée dans la revue Physical Review E suggère que les vibrations des molécules lipidiques dans la gaine de myéline — l'enveloppe isolante des neurones — pourraient créer des paires de photons quantiquement intriqués, susceptibles de synchroniser l'activité cérébrale d'une manière encore mal comprise.
Ce que tout cela implique
La question « le cerveau crée-t-il la conscience ? » n'a pas de réponse définitive. Ce qui est certain, c'est que des cerveaux quasi inexistants peuvent abriter une vie mentale normale — et que certaines des structures les plus importantes pour la conscience restent peut-être encore invisibles à nos instruments.
La science de la conscience est un chantier ouvert, à la frontière de la neurologie, de la philosophie et de la physique. Chaque nouvelle découverte y déplace les lignes. Et la prochaine surprise pourrait bien remettre en question ce que nous croyons savoir sur ce que signifie être conscient.
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