Santé

Îlots cognitifs et information mentale redondante

Dossier - Les arcanes de l’information mentale
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Comment s’organise l’information mentale ? Claude Berrou, professeur à Télécom Bretagne, présente les réseaux neuronaux dans le cortex humain. La redondance de la mémoire, ou encore un rapprochement entre mémoire cérébrale et mémoire numérique, sont aussi abordés.

  
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Le cortex est un réseau dense dont il est raisonnable de penser que le nœud qui se répète à peu près à l'identique est non pas le neurone, mais la « microcolonne », concept emprunté à la neuroanatomie.

Le cortex est un réseau très dense. © Ramcreations, Shutterstock

Cet ensemble hétérogène, d'une centaine de neurones environ, est capable de tisser des centaines de milliers de liens entrants et sortants, à courte ou longue distance, avec les autres microcolonnes. Une assemblée de microcolonnes forme une colonne corticale, et celles-ci, regroupées, constituent à leur tour des macrocolonnes. Une aire du cerveau contiendrait quelques milliers de macrocolonnes.

Un exemple de macrocolonne contenant 12 colonnes de 19 microcolonnes chacune : deux cliques, à quatre et six sommets (respectivement en bleu et en rouge), s’y sont inscrites. Des milliers d’autres pourraient s’y trouver sans qu’il y ait confusion dans leur remémoration. © Télécom Bretagne

Des îlots cognitifs en nombre

Un élément de connaissance intemporel (par exemple le nom d'une rue, accompagné du souvenir visuel de ses maisons ou de ses commerces) fait appel à un certain nombre d'« îlots cognitifs » qui se lient pour former un motif que la théorie des graphes appelle une « clique », un sous-ensemble de nœuds entièrement interconnectés. La notion de « clique neurale » commence à être familière dans le champ de la neurobiologie, et nous ajoutons l'hypothèse que les nœuds réquisitionnés pour former de tels motifs graphiques correspondent physiquement aux microcolonnes corticales.

Deux cliques à cinq sommets qui n’en diffèrent que par un seul (5 ou 6) sont quand même distinctes par huit arêtes (en vert et en bleu). © Télécom Bretagne

Mathématiquement, une clique peut être vue comme l'un des mots d'un code fortement redondant : deux cliques différentes, même lorsqu'elles partagent des sommets, sont aisément distinguables. Il est alors possible d'envisager de faire porter des milliers de milliards de cliques chevauchantes, mais cependant bien identifiables, par les centaines de millions de nœuds (microcolonnes) qui structurent le cortex humain. De plus, grâce au recouvrement partiel de ces morceaux d'information, une propagation d'activité peut s'effectuer de proche en proche et ainsi contribuer aux processus séquentiels de la pensée.