Sciences cognitives & Neurosciences - Jerome Seymour Bruner (1915-2016) - George Armitage Miller (1920-2012) - Jerry Fodor (1935-2017) - Hilary Putnam (1926-2016) - Howard Gardner (1943) - Roger W. Sperry (1913-1994) - Thomas Nagel (1937) - David Chalmers (1966)  - Patricia Smith Churchland (1943) - Michael Gazzaniga (1939) - ....
Last update: 2018/12/12

Les sciences cognitives couvrent cinq disciplines fondatrices, l'intelligence artificielle, les neurosciences, la psychologie, la philosophie, la linguistique, puis ont envahi progressivement à partir des années 1980 l'ensemble des problématiques de la connaissance. Les sciences cognitives sont des sciences qui se proposent d'étudier la "cognition", c'est-à-dire l'acte de connaître, qui fait appel à plusieurs processus mentaux imbriqués, la perception, la mémoire, le langage, l'intelligence, la conscience, un acte connaître qui nous permet de décrypter l'environnement, de résoudre des problèmes, de raisonner et de décider, d'agir et d'interagir entre humains. Si la psychologie dite cognitive apparaît en 1956, se déploie dans les années 1960-1970 dans la mouvance du fameux modèle cerveau-ordinateur et de l'intelligence artificielle, et c'est au milieu des années 1970 que le terme de "sciences cognitives" s'impose au devant de la scène, au début des années 1980 que les ouvrages se multiplient, enfin à partir des années 2000 que ces sciences, sous l'emprise des neurosciences, recouvrent un vaste domaine sous l'essor des découvertes successives faites autour de l'étude du cerveau.

La philosophie s'interroge depuis toujours sur la nature propre, singulière, de l' "esprit humain", Emmanuel Kant est sans doute un précurseur de la démarche qui s'impose pour aborder ce sujet : le monde que nous percevons n'est pas l'exact reflet de la réalité, mais est fondamentalement une reconstruction. Parallèlement les sciences de la nature se saisissent de la problématique du cerveau, siège de la pensée. Entre 1860 et 1900 sont effectuées les véritables premières découvertes sur le cerveau. Au début du XIXe siècle, la phrénologie de Franz Josef Gall (1758-1828) prétend connaître les instincts et les facultés intellectuelles des hommes en observant la forme de leur crâne. Dans les années 1860, Paul Broca (1824-1880), plus sérieusement, localise le centre du langage dans le lobe temporal gauche. Carl Wernicke (1848-1905) découvre qu`une forme d'aphasie est liée à une lésion d'une zone voisine de l'aire de Broca. Les premières interrogations se posent : le cerveau fonctionne-t-il comme un tout ou y-a-t-il une spécialisation très localisées des facultés mentales? A la fin du XIXe, Santiago Ramón y Cajal (1852-1934) découvre l'existence du neurone. Au début du xx* siècle, Walter Campbell et Korbinian Brodmann établissent les premières cartographies des aires du cerveau.  La décennie 1945-1955 est celle de tous les rapprochements dans un contexte technologique en expansion totale, cybernétique, cerveau et ordinateur, l'intelligence artificielle atteint dans les années 1970 une certaine limite dans la possibilité de modéliser la pensée, puis l'ensemble des réflexions bénéficie d'un formidable regain dans le sillage des nouvelles technologies qui se répandent dans les années 1990, scrutant le fonctionnement du cerveau, l'activité cérébrale, in situ (imagerie cérébrale, imagerie à résonance magnétique)....

Les débuts de la psychologie cognitive - Au début des années 1950, alors que le béhaviorisme règne dans la psychologie américaine,  Jerome Seymour Bruner (1915-2016) et George Armitage Miller (1920-2012). Bruner publient en 1956 "A Study of Thinking", une réflexion qui rompt avec le modèle dominant, ne s'intéresse plus aux seuls comportements observables des sujets (la psychologie behavioriste ne se préoccupe que des conduites observables et non des états mentaux du sujet) mais privilégie les stratégies mentales de sujets confrontés à un problème, à une tâche. George Miller montre, cette même année, dans un article célèbre, "The Magical Number Seven, Plus or Minus Two: Some Limits on Our Capacity for Processing Information", que notre mémoire immédiate est limité (le nombre d'objets pouvant tenir dans la mémoire de travail d'un humain moyen est de 7 plus ou moins 2). Et pour surmonter cette limitation, l'esprit humain emploie une stratégie qui consiste à regrouper les différents éléments. Dans les années 1960, Noam Chomsky et Jerome Bruner initient les termes d'une nouvelle démarche qui se veut pluridisciplinaire (linguistique, anthropologie) et qui entend étudier les productions mentales, les "mystères" de la pensée en action.

Jerry Fodor (1935-2017) publie en 1975 "The Language of Thought", marquant une nouvelle étape dans la construction des sciences cognitives. Il  présente un modèle de la pensée qui s'inspire largement de l'analogie avec le fonctionnement de l'ordinateur (the brain is a computer and that thinking is a computational process).  Sa fameuse hypothèse, dite LOTH (Language of Thought Hypothesis), postule que toute eprésentation mentale possède une structure linguistique, ou en d'autres termes, que la pensée s'exprime dans un quasi langage mental. Hypothèse contestée par ceux qui privilégient une représentation mentale à base de réseaux connexionnistes ou de cartes et d'images. En 1983, dans "The Modularity of Mind", Fodor postule que l'esprit ne fonctionne pas comme un tout unifié, mais comme une organisation psychologique verticale et modulaire sous-jacente à des comportements biologiquement cohérents. Hypothèse qui suscita nombre de questions, notamment comment peuvent communiquer ou interagir des modules impénétrables sur le plan cognitif? Daniel C. Dennett et Francisco Varela contestèrent ainsi les présupposés d'un certain courant par trop "orthodoxe" du cognitivisme...

Les débats de la "philosophie de l'esprit" & l'IA symbolique - En 1972, Hubert Dreyfus, en publiant "What Machine Can 't Do", conteste les prétentions d'une Intelligence Artificielle qui, portant le projet de modéliser la pensée et de créer des machines dites intelligentes, privilégie une représentation de la pensée humaine en terme d'opérations symboliques abstraites, loin de la véritable nature de notre esprit. Le philosophe John R. Searle poursuit le débat au début des années 1980, affirmant  avec son fameux argument de la "chambre chinoise", qu'une  machine ne fait que manipuler des symboles abstraits, sans en comprendre la signification. A l'opposé, D.C. Dennett défend résolument l'Intelligence Artificielle, les machines étant susceptibles à terme de relever le défi du sens, qui n'est au fond qu'un problème technique parmi d'autres. La "Philosophy of mind", l'une des branches de la philosophie fortement implantée dans les universités anglo-saxonnes, s'interroge sur la nature des phénomènes mentaux et surtout sur la relation de l'esprit au corps (Mind-Body Problem) et au reste du monde physique, l'une de ses limitations étant sans doute d'être par trop dépendante de l'évolution de l'étude scientifique du cerveau et de son fonctionnement. La démarche des philosophes dits "naturalistes" (Daniel Dennett) est non seulement d'intégrer à la réflexion philosophique les données scientifiques, mais plus encore de ne formuler toute question philosophique qu'en continuité avec les sciences de la nature : c'est ainsi qu'ils aboutissent à la fameuse "théorie de l'identité esprit-cerveau". Jerry Fodor et Hilary Putnam, dans les années 1960, s'opposent à celle-ci et privilégient le concept de "multiréalisabilité cérébrale": un même type d'état mental peut se réaliser dans des structures cérébrales différentes. Hilary Putnam (1926-2016), défenseur du "fonctionnalisme", avec Fodor, assure de plus que le niveau des représentations symboliques est le bon niveau de description de la vie mentale: au fond,l es opérations mentales peuvent se réaliser aussi bien sur un ordinateur que dans un cerveau biologique. Il s'adonnera avec créativité tout au long de ses ouvrages à la problématique des relations entre la perception et la réalité, entre l'esprit et le corps (he Threefold Cord: Mind, Body, and World, 1999).

Le terme de "sciences cognitives" émerge au milieu des années 1970, les voici s'organisant et bénéficiant d'un relais médiatique conséquent via des "modèles", notamment le "paradigme cognitif" de J.Fodor, modèle symbolique ou computo-représentationnel, ou un support financier avec des investissements notamment américains dans un domaine qui semble s'avérer prometteur (MIT, Carnegie Mellon et San Diego). Le premier numéro de la revue Cognitive Science paraît en 1977.  Au début des années 1980 se multiplient les manuels et livres de vulgarisation. Howard Gardner (1943), le psychologue célèbre pour sa "theory of multiple intelligences" (Frames of Mind: The Theory of Multiple Intelligences, 1983),  s'attache ainsi à nous faire mieux comprendre la révolution intellectuelle des sciences cognitives dans "The Mind's New Science" (1985), affirmant que l'antique opposition corps/pensée est dépassée au profit d'un nouvel objet, le cerveau-esprit. Gardner a montré avec une certaine efficacité qu'il n'existe pas une seule forme d'intelligence mais de multiples intelligences potentielles, que nous en utilisons tous une ou deux pour apprendre le plus efficacement possible, et que notre culture enseigne, renforce et récompense principalement deux types d'intelligence, la verbale/linguistique (Verbal Linguistic) et la logique/mathématique (Logical-mathematical). Selon sa théorie, il existe au moins huit autres types d'intelligence qui sont tout aussi importants, que la plupart des gens "parlent" et qui transcendent les différences culturelles et éducatives: Musical, Spatial, Bodily Kinesthetic (centrée sur le langage corporel), Interpersonal (centrée sur les relations humaines), Intrapersonal (centrée sur sa vie émotionnelle), Naturalist (centrée sur le monde naturel)...

Le "connexionnisme" (Connectionism) - Dans les années 1980, l'intelligence artificielle (IA) classique, dite "symbolique", est fortement contestée, du moins dans ses velléités de modélisation de la pensée, d'une intelligence vue comme un modèle symbolique (les impacts positifs au travers des systèmes experts, robotique ou objets intelligents sont indéniables). Paraît un modèle concurrent, le "connexionnisme", modèle en réseau s'inspirant du fonctionnement du cerveau: la neurobiologie, pertinente pour une explication précise des processus mentaux, est à l'origine des concepts de base des réseaux neuronaux. Les opérations cognitives résulteraient du fonctionnement de petites unités interconnectées qui interagissent entre elles, sans pilotage central, et munies de poids qui mesurent la force des connexions entre les unités. Ces poids modélisent les effets des synapses qui relient un neurone à un autre. Des expériences sur des modèles de ce genre ont démontré la capacité d'apprendre des compétences telles que l'apprentissage et la reconnaissance des formes, la lecture et la détection d'une structure grammaticale simple. (David Rumelhart,James McClelland, Parallel Distributed Processing: Explorations in the Microstructure of Cognition, 1986). Si la question de reconnaître une pertinence au paradigme connectionniste (connectionist paradigm) dans des domaines tels que, par exemple, la sphère de nos comportements dans la vie ordinaire (Folk Psychology), la fixation du sens eu égard à l'activation de nos états cérébraux (Semantic), fait toujours  l'objet de vifs débats, il suggère fortement une explication biologique des phénomènes cognitifs...

Le rapprochement, la mise en correspondance entre anatomie et physiologie du cerveau, d'une part,  psychologie des fonctions mentales, d'autre part, s'effectue progressivement au rythme des travaux menés en neurobiologie tout au long du XXe siècle. Après la mise en évidence du fonctionnement des neurones, de la transmission de l'influx nerveux, du rôle des synapses, de l'action des neuromédiateurs, de la cartographie des fonctions cérébrales par Wilder Penfield (1950), le strict domaine de la neurobiologie est franchi dans les années 1980 avec les travaux de David Hunter Hubel et Torsten Wiesel portant sur les différentes aires visuelles impliquées dans la vision (l'étude du trajet de l'influx nerveux depuis l'œil jusqu'au cortex visuel leur permet de distinguer de nombreuses particularités structurelles et fonctionnelles de cette région du cerveau), et ceux du neurologue Roger W. Sperry (1913-1994), qui a mis en lumière le rôle spécifique des deux hémisphères cérébraux : "Pendant plusieurs décades, on a supposé que le cerveau humain évoluait de telle sorte que le côté gauche dominait totalement le droit. Associé au langage mais aussi aux facultés cognitives supérieures qui en dépendent, il déterminerait également les capacités abstraites, mathématiques, logiques, et autres pouvoirs de raisonnement.... Il est désormais tout à fait acquis que des fonctions mentales supérieures siègent bel et bien dans l’hémisphère mineur. Tout ce que nous avons observé au cours de longues années d’étude confirme que l’hémisphère muet possède une expérience consciente intérieure du même ordre que celle de l’hémisphère parlant mais qualitativement différente. L’hémisphère droit perçoit, pense, apprend et se souvient, d’une façon très humaine. Il raisonne aussi d’une manière non verbale, prend des décisions réfléchies et détermine des actions volontaires et originales ainsi que des mouvements appris complexes. De surcroît, il fournit des réponses émotionnelles humaines typiques quand il se trouve confronté à des stimulations chargées d’affectivité..."

Au début des années 1990, convergent sciences cognitives et étude des stratégies mentales, intérêt grandissant pour un "objet" particulièrement ambigu, la "conscience", et progrès extraordinaires des nouvelles techniques d`imagerie cérébrale qui transforment radicalement l'étude du cerveau et de son activité. La vague des "neurosciences" s'impose à partir des années 2000, la compréhension des opérations mentales devient un formidable enjeu qui envahit toutes les disciplines en ne privilégiant aucun modèle spécifique, la science cognitive perdant ainsi quelque part son identité propre. Les sciences dites cognitives tentent de décrire les processus psychologiques (la perception, la mémoire, le langage, la conscience) à partir des données neurobiologiques (le système nerveux central, son anatomie, sa physiologie, son fonctionnement), et intègrent dans leurs préoccupations des phénomènes réputés non cognitifs, comme les émotions : comment le cortex pourrait-il fonctionner sans le recours aux régions limbiques du cerveau?  La grande découverte de la "plasticité" du cerveau (la capacité du cerveau à se remodeler en fonction de l'activité humaine) modifie fondamentalement des approches, jusque-là opposées, un cognitif issu des capacités mentales et privilégiant la structure du cerveau, un cerveau façonné par l'expérience et stimulé par le social. Mais plus encore, voici apparaître un "inconscient cognitif" et les approches psychanalytiques forgées par Freud ou Jung réinterprétées à la lumière de ce changement de référentiel.

Les neurosciences s'efforcent non seulement de cartographier le cerveau au travail, mais de définir les opérations mentales impliquées. L'lRM ainsi permet d'isoler et d'observer les différentes composantes cognitives d'une action ou d'une tâche, leurs spécificités et leurs articulations, contribuant à expliciter certaines fonctions psychologiques. On sait que s'il existe des zones spécialisées dans le traitement de la vision, du langage, de la motricité, localisables avec précision, on sait aussi que chaque fonction complexe (la lecture, le langage), implique plusieurs zones à la fois. On a pu mettre en évidence, par exemple, deux zones cérébrales distinctes, et donc deux fonctions psychologiques, dans un processus mental des mathématiques, qui consiste à calculer un nombre précis ou à effectuer une approximation sur ce résultat.

Le statut de la conscience est au centre des mille théories et paradoxes qui alimentent le champ du "mind body problem". Quelle différence peut-on faire, penser, entre nos états mentaux et la réalité physiologique de notre cerveau? L'esprit fonctionne-t-il comme un ordinateur inconscient à lui-même? Les philosophes dans la mouvance de ces théories multiplient des "expériences de pensée" qui servent à formaliser telle ou telle problématique. Alan Turing en fournit l'exemple type, ici point d'argumentation ou de raisonnement sans fin, mais un "test" organisé autour d'une machine qui participe à un jeu de l'imitation avec l'intelligence humaine vis-à-vis d'un observateur qui ignore tout du dispositif (Computing Machinery and intelligence, 1950). L'expérience de la "chambre chinoise" formulée par John R.Searle est un classique du genre (Minds, Brains and Programs, 1980). Ludwig Wittgenstein (1889-1951) via sa métaphore "Beetle in a Box" (1953) entend montrer que nous sommes dans l'incapacité d'être quelqu'un d'autre, de penser ce que peut penser l'autre. Thomas Nagel entend, par un identique procédé, montrer qu'il est vain d'espérer théoriser sur ce qu'est la subjectivité dans son célèbre article, "Quel effet cela fait-il d'être une chauve-souris" (What is it like to be a bat?, 1974).

David Chalmers (1966) dans "The Conscious Mind: In Search of a Fundamental Theory" (1996),  relie deux constats qui interrroge l'observateur de la réalité que nous sommes : "What is the place of consciousness in nature?" et "What is the reality behind quantum mechanics?". Des physiciens comme John von Neumann, Eugene Wigner et beaucoup d'autres "interprètes" de la mécanique quantique ont soutenus que l'effondrement de la fonction ondulatoire est la preuve d'une conscience ou d'un esprit cosmique de Dieu à l'œuvre pour créer l'univers. La conscience est-elle une composante fondamentale et non matérielle de l'univers? Chalmers décrit sa position comme un dualisme naturaliste (naturalistic dualism), il doute tout simplement que la conscience puisse être expliquée par des théories physiques, parce que la conscience elle-même n'est pas physique. "information (in the actual world) has two aspects, a physical and a phenomenal aspect". Dualisme donc  parce que nous aurions une relation entre l'idéalisme (les idées sont des informations immatérielles) et le matérialisme (l'idée que tout dans l'univers est matière). 

Patricia Smith Churchland (1943) a quant à elle proposé via deux ouvrages, "Neurophilosophy" (1986) et "The Computational Brain" (1992, avec T. J.Sejnowski), un modèle neuronal-computationnel qui tente de combler le fossé entre les niveaux inférieurs et supérieurs de l'organisation du cerveau. Ses travaux visent à prendre en compte les développements scientifiques sur notre compréhension de la conscience, du moi, du libre arbitre, de la prise de décision, et de leur base neurobiologique. "I am what I am because my brain is as it is", et comme souvent pour les chercheurs américains, toutes les questions convergent à un moment ou à un autre vers celle de l'éthique, de la morale, du soi et des relations inter-personnelles (Braintrust: What Neuroscience Tells Us about Morality, 2011)...

Reste encore et toujours le mystère de l'esprit humain, une sorte d'entité non physique abstraite qui est néanmoins capable d'exercer une causalité descendante sur le monde physique : "The brain is determined, but the person is free" - Le neurospsychologue Michael Gazzaniga (1939), étudiant l'asymétrie des deux hémisphères (studies of "split-brain" patients), a ainsi préciser leur complémentarité : un hémisphère droit, en charge du champ visuel gauche et des signaux somatosensoriels du côté gauche du corps, qui ne transmettrait pas ses informations à l'hémisphère gauche, en charge de le interpréter et de les "rationaliser", n'mpêche pas celui-ci de fonctionner, de les traiter au niveau du langage; l'esprit n'a pas conscience de l'information qu'il ne reçoit pas, et pourtant génère de la raison et de l'explication sur ses actions. "L’hémisphère cérébral gauche a tendance à fabriquer des récits qui ne s’accorde pas nécessairement avec la vérité", confirmera  Antonio Damasio (Le sentiment même de soi, 1999).  Michael Gazzaniga étendra son sujet à la question du libre-arbitre (The Ethical Brain, 2005), hanté par la question de la responsabilité morale, compensant paradoxalement un certain déterminisme de notre cerveau par l'indéterminisme de nos interactions sociales.

Les neurosciences cognitives et computationnelles (Cognitive and computational neuroscience) ne cessent de s'étendre aux questions traditionnellement abordées par la Philosophie et les Sciences humaines et sociales, notamment la nature de la conscience, de l'action, des connaissances et de la normativité, des relations entre individus. Les découvertes qui seront effectuées sur la structure et le fonctionnement du cerveau animeront bien des spéculations à venir, et il semble désormais improbable d'ouvrir tout débat sur notre humaine nature et nos possibilités de penser, de ressentir, d'agir ou d'inter-agir en ignorant les recherches en cours relatives à notre activité cérébrale.... Reste qu'un regard d'épistémologue sur les neurosciences cognitives nous permettrait de clarifier et de solidifier une démarche cruciale pour les années à venir…