La pieuvre : Un extraterrestre parmi nous

La vie bactérienne auto-réplicative est apparue sur Terre il y a environ 4 milliards d’années. Pendant la majeure partie de l’histoire de la Terre, la vie est restée au niveau unicellulaire, et rien de tel qu’un système nerveux n’a existé jusqu’à il y a environ 600 ou 700 millions d’années (MYA). Selon la théorie du schéma d’attention, la conscience dépend du traitement des informations par le système nerveux d’une manière spécifique. La clé de cette théorie, et je soupçonne la clé de toute intelligence avancée, est l’attention – la capacité du cerveau à concentrer ses ressources limitées sur une partie restreinte du monde à un moment donné afin de la traiter plus en profondeur.

Je commencerai l’histoire avec les éponges de mer, car elles permettent de mettre entre parenthèses l’évolution du système nerveux. Elles sont les plus primitives de tous les animaux multicellulaires, sans plan corporel global, sans membres, sans muscles et sans besoin de nerfs. Elles sont assises au fond de l’océan, filtrant les nutriments comme un tamis. Pourtant, les éponges partagent certains gènes avec nous, dont au moins 25 qui, chez l’homme, contribuent à structurer le système nerveux. Chez les éponges, les mêmes gènes peuvent être impliqués dans des aspects plus simples de la communication entre les cellules. Les éponges semblent se trouver juste au seuil de l’évolution du système nerveux. On pense qu’elles ont partagé un dernier ancêtre commun avec nous entre environ 700 et 600 MYA.

En revanche, un autre type d’animal ancien, la gelée de mer, possède bien un système nerveux. Les gelées de mer ne se fossilisent pas très bien, mais en analysant leur relation génétique avec d’autres animaux, les biologistes estiment qu’elles pourraient s’être séparées du reste du règne animal dès 650 MYA. Ces chiffres peuvent changer avec de nouvelles données, mais en tant qu’estimation approximative et plausible, il semble que les neurones, les composants cellulaires de base d’un système nerveux, soient apparus pour la première fois dans le règne animal quelque part entre les éponges et les gelées de mer, il y a un peu plus d’un demi-milliard d’années.

Un neurone est, par essence, une cellule qui transmet un signal. Une vague d’énergie électrochimique balaie la membrane de la cellule d’une extrémité à l’autre, à environ 200 pieds par seconde, et influence un autre neurone, un muscle ou une glande. Les premiers systèmes nerveux étaient peut-être de simples réseaux de neurones répartis dans tout le corps et reliant les muscles entre eux. Les hydres fonctionnent sur ce principe de réseau nerveux. Ce sont de minuscules créatures aquatiques – des animaux transparents, semblables à des fleurs, dont le corps est constitué de sacs attachés à de nombreux bras – qui appartiennent à la même catégorie ancienne que les gelées de mer. Si vous touchez une hydre à un endroit, le réseau nerveux diffuse les signaux sans distinction, et l’hydre se met à trembler dans son ensemble.

Un réseau nerveux ne traite pas l’information – pas dans un sens significatif. Il ne fait que transmettre des signaux dans le corps. Il relie le stimulus sensoriel (une piqûre sur l’hydre) à une sortie musculaire (une contraction). Cependant, après l’émergence du réseau nerveux, les systèmes nerveux ont rapidement évolué vers un deuxième niveau de complexité : la capacité d’améliorer certains signaux par rapport à d’autres. Cette astuce simple mais puissante de renforcement des signaux est l’un des moyens de base par lesquels les neurones manipulent l’information. C’est un élément constitutif de presque tous les calculs que nous connaissons dans le cerveau.

L’œil du crabe est l’un des exemples les mieux étudiés. Le crabe a un œil composé avec un réseau de détecteurs, chacun avec un neurone à l’intérieur. Si la lumière tombe sur un détecteur, elle active le neurone à l’intérieur. Jusque-là, tout va bien. Mais, comble de la complexité, chaque neurone est connecté à ses voisins les plus proches et, grâce à ces connexions, les neurones sont en concurrence les uns avec les autres. Lorsqu’un neurone d’un détecteur devient actif, il a tendance à supprimer l’activité des neurones des détecteurs voisins, comme une personne dans une foule qui essaie de crier le plus fort tout en faisant taire les personnes les plus proches d’elle.

Le mécanisme dans l’œil d’un crabe est sans doute l’exemple le plus simple et le plus fondamental de l’attention. Notre attention humaine n’en est qu’une version élaborée, faite des mêmes éléments constitutifs.

Le résultat est que si un point lumineux flou brille sur l’œil du crabe, la partie la plus brillante du point frappant un détecteur, le neurone de ce détecteur devient très actif, gagne la compétition et éteint ses voisins. Le schéma d’activité de l’ensemble des détecteurs de l’œil signale non seulement un point lumineux, mais aussi un cercle d’obscurité autour de celui-ci. Le signal est, de cette façon, renforcé. L’œil du crabe prend une réalité floue, en échelle de gris, et la rend plus nette en une image à fort contraste, avec des pics lumineux et des ombres plus sombres exagérés. Ce renforcement du signal est une conséquence directe de l’inhibition par les neurones de leurs voisins, un processus appelé inhibition latérale.

Le mécanisme de l’œil du crabe est sans doute l’exemple le plus simple et le plus fondamental – le cas modèle A – de l’attention. Les signaux sont en compétition les uns avec les autres, les signaux gagnants sont renforcés au détriment des signaux perdants, et ces signaux gagnants peuvent ensuite influencer les mouvements de l’animal. Telle est l’essence computationnelle de l’attention. Notre attention humaine n’en est qu’une version élaborée, faite des mêmes éléments constitutifs. On retrouve la méthode d’inhibition latérale de l’œil de crabe à chaque étape du traitement dans le système nerveux humain, de l’œil aux niveaux les plus élevés de la pensée dans le cortex cérébral. L’origine de l’attention se situe au plus profond de l’évolution, il y a plus d’un demi-milliard d’années, avec une innovation étonnamment simple.

Les crabes appartiennent à un vaste groupe d’animaux, les arthropodes, qui comprend les araignées et les insectes et d’autres créatures dotées d’exosquelettes durs et articulés et qui s’est ramifié à partir d’autres animaux vers 600 MYA. L’arthropode éteint le plus célèbre, celui qui a le plus grand fan-club aujourd’hui, est le trilobite, une créature articulée, ressemblant presque à une limule miniature, qui rampait au fond des mers cambriennes dès 540 millions d’années. Lorsque les trilobites mouraient et s’enfonçaient dans le limon très fin des fonds marins, leurs yeux à facettes étaient parfois fossilisés avec des détails étonnants. Si vous regardez un fossile de trilobite et examinez ses yeux globuleux à la loupe, vous pouvez souvent encore voir la mosaïque ordonnée de détecteurs individuels. À en juger par ces détails fossilisés, l’œil du trilobite devait ressembler de près à l’œil d’un crabe moderne dans son organisation et est susceptible d’avoir utilisé la même astuce de compétition entre détecteurs voisins pour affiner sa vision des anciens fonds marins.

Imaginez un animal construit au coup par coup avec une attention  » locale « . Dans cet animal, chaque partie du corps fonctionnerait comme un appareil séparé, filtrant ses propres informations et choisissant les signaux les plus saillants. L’un des yeux pourrait dire : « Ce point particulier est particulièrement lumineux. Peu importe les autres taches. » Pendant ce temps, indépendamment, l’une des jambes dit : « Je viens d’être frappé fort ici. Ignorez les touches plus légères à proximité ! » Un animal doté de cette seule capacité agirait comme une collection d’agents distincts qui se trouveraient physiquement collés ensemble, chaque agent émettant ses propres signaux, déclenchant ses propres actions. Le comportement de l’animal serait, au mieux, chaotique.

Pour une réponse cohérente à son environnement, l’animal a besoin d’une attention plus centralisée. De nombreuses sources d’entrée distinctes – les yeux, le corps, les jambes, les oreilles, les capteurs chimiques – peuvent-elles regrouper leurs informations en un seul endroit pour un tri global et une compétition entre les signaux ? Cette convergence permettrait à l’animal de sélectionner l’objet le plus vif de son environnement, celui qui semble le plus important sur le moment, puis de générer une réponse unique et significative.

Nul ne sait quand ce type d’attention centralisée est apparu, en partie parce que personne ne sait avec certitude quels animaux en sont dotés et lesquels ne le sont pas. Les vertébrés possèdent un processeur central d’attention. Mais les mécanismes de l’attention n’ont pas été aussi bien étudiés chez les invertébrés. De nombreux types d’animaux, comme les vers segmentés et les limaces, n’ont pas de cerveau central. Au lieu de cela, ils disposent de groupes de neurones, ou ganglions, disséminés dans leur corps pour effectuer des calculs locaux. Ils n’ont probablement pas d’attention centralisée.

Les arthropodes, comme les crabes, les insectes et les araignées, sont de meilleurs candidats pour l’attention centralisée. Ils ont un cerveau central, ou du moins un agrégat de neurones dans la tête qui est plus grand que tous les autres dans leur corps. Ce grand ganglion a peut-être évolué en partie à cause des exigences de la vision. Les yeux étant situés dans la tête, et la vision étant le sens le plus complexe et le plus consommateur d’informations, la tête reçoit la plus grande partie des neurones. Certains aspects de l’odorat, du goût, de l’audition et du toucher convergent également vers ce ganglion central.

Les insectes sont plus intelligents qu’on ne le pense. Lorsque vous donnez un coup de patte à une mouche et qu’elle parvient à s’échapper – ce qu’elle fait presque toujours – elle ne s’enfuit pas simplement par réflexe. Elle possède probablement quelque chose que nous pouvons appeler l’attention centrale, ou la capacité de concentrer rapidement ses ressources de traitement sur la partie de son monde qui est la plus importante à ce moment-là, afin de générer une réponse coordonnée.

Les pieuvres, les calmars et les seiches sont de véritables extraterrestres par rapport à nous. Aucun autre animal intelligent n’est aussi éloigné de nous sur l’arbre de la vie.

Les pieuvres sont les superstars des invertébrés en raison de leur étonnante intelligence. Ils sont considérés comme des mollusques, comme les palourdes ou les escargots. Les mollusques sont probablement apparus vers 550 millions d’années et sont restés relativement simples, du moins dans l’organisation de leur système nerveux, pendant des centaines de millions d’années. Une branche, les céphalopodes, a finalement évolué vers un cerveau complexe et un comportement sophistiqué et pourrait avoir atteint quelque chose de proche de la forme moderne d’une pieuvre vers 300 MYA.

Les pieuvres, les calmars et les seiches sont de véritables extraterrestres par rapport à nous. Aucun autre animal intelligent n’est aussi éloigné de nous sur l’arbre de vie. Ils nous montrent que l’intelligence à gros cerveau n’est pas un événement unique, car elle a évolué indépendamment au moins deux fois – d’abord chez les vertébrés, puis à nouveau chez les invertébrés.

Les pieuvres sont d’excellents prédateurs visuels. Un bon prédateur doit être plus intelligent et mieux coordonné que sa proie, et l’utilisation de la vision pour localiser et reconnaître les proies est particulièrement intensive en termes de calcul. Aucun autre système sensoriel ne reçoit autant d’informations variées et n’a besoin d’un moyen intelligent de se concentrer sur les sous-ensembles utiles de ces informations. L’attention, par conséquent, est le nom du jeu pour un prédateur visuel. Peut-être que ce mode de vie a quelque chose à voir avec l’expansion de l’intelligence des pieuvres.

Quoi qu’il en soit, la pieuvre a évolué vers un système nerveux extraordinaire. Elle peut utiliser des outils, résoudre des problèmes et faire preuve d’une créativité inattendue. Dans une démonstration désormais classique, les pieuvres peuvent apprendre à ouvrir un bocal en verre en dévissant le couvercle afin d’atteindre un morceau savoureux à l’intérieur. La pieuvre possède un cerveau central et aussi un processeur indépendant plus petit dans chaque bras, ce qui lui donne un mélange unique de commande centralisée et distribuée.

La pieuvre possède aussi probablement des modèles autonomes, des faisceaux d’informations constamment mis à jour pour surveiller son corps et son comportement. D’un point de vue technique, elle aurait besoin d’auto-modèles pour fonctionner efficacement. Par exemple, elle pourrait avoir une forme de schéma corporel qui garde la trace de la forme et de la structure de son corps afin de coordonner les mouvements. (En ce sens, on peut dire qu’une pieuvre se connaît elle-même. Elle possède des informations sur elle-même et sur le monde extérieur, et ces informations se traduisent par un comportement complexe.

Mais tous ces traits vraiment merveilleux ne signifient pas qu’une pieuvre est consciente.

Les chercheurs sur la conscience utilisent parfois le terme de conscience objective pour signifier que l’information est entrée et est traitée d’une manière qui affecte le choix comportemental. Dans cette définition plutôt basse, on pourrait dire qu’un micro-ondes est conscient du réglage de l’heure et qu’une voiture autopilotée est consciente de l’obstacle qui se profile. Oui, une pieuvre est objectivement consciente d’elle-même et des objets qui l’entourent. Elle contient l’information.

Mais est-elle subjectivement consciente ? Si elle pouvait parler, prétendrait-elle avoir une expérience subjective et consciente de la même manière que vous ou moi ?

Demandons à la pieuvre. Imaginez une expérience de pensée quelque peu improbable. Supposons que nous ayons mis la main sur un appareil de science-fiction fou – appelons-le le Speechinator 5000 qui sert de traducteur d’information en parole. Il possède un port qui peut être branché dans la tête de la pieuvre et il verbalise les informations trouvées dans le cerveau.

Il pourrait dire des choses comme « Il y a un poisson » si le système visuel de la pieuvre contient des informations sur un poisson proche. L’appareil pourrait dire : « Je suis une entité avec un tas de membres qui bougent de telle et telle façon. » Il pourrait dire : « Pour faire sortir un poisson d’un bocal, il faut tourner cette partie circulaire. » Il dirait beaucoup de choses, reflétant les informations que nous savons être contenues dans le système nerveux de la pieuvre. Mais nous ne savons pas si elle dirait : « J’ai une expérience subjective, privée – une conscience – de ce poisson. Je ne fais pas que le traiter. Je l’expérimente. Voir un poisson me fait ressentir quelque chose. » Nous ne savons pas si son cerveau contient ce type d’informations car nous ne savons pas ce que les modèles personnels de la pieuvre lui disent. Il se peut qu’elle ne dispose pas des mécanismes nécessaires pour modéliser ce qu’est la conscience ou pour s’attribuer cette propriété. La conscience pourrait ne pas être pertinente pour l’animal.

L’énigme de la pieuvre est un exemple instructif de la façon dont un animal peut être complexe et intelligent, et pourtant nous sommes, jusqu’à présent, incapables de répondre à la question de son expérience subjective ou même de savoir si la question a un sens pour cette créature.

Oui, une pieuvre est objectivement consciente d’elle-même et des objets qui l’entourent. Mais est-elle subjectivement consciente ? Si elle pouvait parler, prétendrait-elle avoir une expérience subjective et consciente de la même manière que vous ou moi ?

Peut-être qu’une source de confusion ici est le besoin humain automatique et puissant d’attribuer la conscience aux objets qui nous entourent. Nous sommes enclins à voir de la conscience dans des marionnettes et d’autres objets encore moins probables. Les gens croient parfois que leurs plantes d’intérieur sont conscientes. Une pieuvre, avec son comportement richement complexe et ses grands yeux remplis d’attention concentrée, est un test de tache d’encre bien plus convaincant, pour ainsi dire, qui déclenche en nous une forte perception sociale. Non seulement nous savons, intellectuellement, qu’elle recueille des informations objectives sur son monde, mais nous ne pouvons nous empêcher de penser qu’elle doit également avoir une conscience subjective émanant de ces yeux pleins d’âme.

Mais en vérité, nous ne le savons pas, et le sentiment que nous avons de son esprit conscient en dit plus sur nous que sur la pieuvre. Les experts qui étudient les pieuvres risquent de devenir les observateurs les moins fiables sur ce point, car ils sont les plus susceptibles d’être envoûtés par ces merveilleuses créatures.

Pour être clair, je ne dis pas que les pieuvres ne sont pas conscientes. Mais le système nerveux des pieuvres est encore si incomplètement compris que nous ne pouvons pas encore comparer l’organisation de son cerveau avec le nôtre et deviner à quel point il pourrait être similaire dans ses algorithmes et ses modèles de soi. Pour faire ce genre de comparaisons, nous devrons examiner des animaux de notre propre lignée, les vertébrés.

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