Cet article est publié dans le cadre de la Fête de la Science 2018 dont The Conversation France est partenaire. Retrouvez tous les débats et les événements de votre région sur le site Fetedelascience.fr.
Dans l’histoire du règne du vivant, la capacité d’adaptation a toujours été au cœur de la survie. Les espèces, animales et végétales, que nous connaissons aujourd’hui sont celles qui possèdent les caractéristiques physiques et/ou cognitives dont la valeur adaptative leur a permis de se reproduire à travers les millions d’années et les environnements changeants. A l’heure actuelle, à plus petite échelle, nos capacités d’adaptation sont toujours essentielles à notre survie.
Le contrôle cognitif
En effet, nous vivons dans un environnement qui change constamment. Dans la rue, de nombreux éléments, par exemple la foule, les voitures ou les obstacles, sont constamment en mouvement. À chaque instant, sans nécessairement nous en rendre compte, nous ajustons nos comportements aux modifications de l’environnement dans lequel nous évoluons. Cette capacité appelée contrôle cognitif regroupe un ensemble de fonctions cognitives qui nous permettent d’adapter nos comportements par rapport à nos intentions et notre environnement.
Pour illustrer cette capacité cognitive complexe, prenons l’exemple d’une situation quotidienne comme la conduite automobile. Lorsque nous conduisons, notre intention est d’atteindre notre destination tout en évitant de créer un accident pour préserver notre intégrité corporelle et celle d’autrui. Pour se faire, notre cerveau, en surveillant l’environnement (ici, la route) ainsi que nos propres actions, est capable d’évaluer si celles-ci sont toujours cohérentes avec la situation.
Dans le cas où une incohérence est détectée (un pied trop lourd sur l’accélérateur ou un ballon au travers de la route), notre cerveau modifie ou planifie une nouvelle séquence d’actions afin de réajuster le comportement (lever le pied pour ralentir ou dévier sa trajectoire pour contourner l’obstacle pour éviter l’accident). Ce contrôle se met en place en quelques millisecondes sans que nous nous en rendions nécessairement compte. Il survient en effet plus fréquemment que l’on ne l’imagine : notre cerveau est capable de détecter certaines toutes petites erreurs dont nous n’avons pas conscience.
La détection de l’erreur
Au sein de toutes les capacités cognitives qui nous permettent, dans notre exemple de la conduite, d’arriver à destination sain et sauf, l’une des plus essentielles est effectivement la détection de l’erreur. L’erreur, comprise ici comme une action inadaptée à l’environnement, peut donc être une action correcte (rouler à 50km/h en ville) qui devient inappropriée lorsque la situation dans laquelle on se trouve change (le ballon au milieu de la route).
Cependant, si nous pouvons apprendre de nos erreurs, encore faut-il se rendre compte lorsque nous en commettons ! Les erreurs, souvent perçues négatives, sont comme un signal d’alarme informant qu’un comportement est à changer ou même à ne pas reproduire. La capacité de détecter l’erreur (ou le changement dans l’environnement) permet de prendre en compte le comportement inadapté afin soit de ne plus le reproduire, soit de le corriger tant qu’il est encore temps.
Notre cerveau est donc capable de détecter ces comportements inappropriés avant même que l’on puisse en prendre pleinement conscience. Au niveau du cortex préfrontal (à l’avant du cerveau), la recherche en neurosciences et en particulier les techniques d’électroencéphalographie (EEG) ont montré la présence d’une activité électrique dont l’amplitude est modulée en fonction de la performance correcte ou incorrecte dans une tâche informatisée.
L’activité cérébrale y est beaucoup plus importante lorsqu’une erreur est commise que lorsqu’il s’agit d’une bonne réponse. Par ailleurs, son amplitude est encore plus grande quand l’erreur est sanctionnée, c’est-à-dire dans les situations où l’erreur a des conséquences négatives. La motivation à ne pas faire d’erreurs renforce le signal d’alarme du cerveau. Ce signal d’alarme est ensuite communiqué à d’autres structures du cortex préfrontal qui mettront en place des stratégies visant à prévenir les erreurs (guetter la présence potentielle d’un animal sur la chaussée après en avoir évité un).
Ce mécanisme de contrôle cognitif est de type proactif puisqu’il anticipe les difficultés qui pourraient être rencontrées, et adapte nos comportements en fonction.
La correction de l’erreur
Néanmoins une action inadaptée doit pouvoir être contrôlée au moment même où elle est commise puisqu’elle peut, dans certaines situations, avoir des conséquences graves pour les individus. Notre cerveau doit donc être capable non seulement de détecter l’erreur mais de la corriger à temps. Ce type de contrôle cognitif est dit réactif. Lorsque cet animal sort subitement de la forêt et traverse la route, notre environnement a changé et notre comportement actuel n’y est plus adapté : il faut le corriger en planifiant, le plus rapidement possible, une nouvelle action (bouger son pied vers la pédale de frein).
Cette fois, pour étudier ces capacités de contrôle réactif, c’est à nos muscles qu’il faut s’intéresser ! L’électromyographie (EMG) permet en effet d’enregistrer l’activité électrique des muscles et de révéler des mouvements imperceptibles à l’œil nu. Cette technique a permis, entre autres, la découverte des ébauches d’erreur, des faibles activités musculaires incorrectes qui précèdent les réponses correctes.
L’ébauche d’erreur (ou erreur partielle) est une mauvaise action qui a été détectée et corrigée par notre cerveau avant qu’elle ne devienne une réelle erreur ! Avant même que l’on puisse percevoir que nous sommes en train de nous tromper, l’erreur engagée est corrigée par le cerveau, et plus particulièrement par plusieurs fonctions cognitives, regroupées sous le nom de fonctions exécutives.
Imaginez votre trajet habituel pour vous rendre au travail. Le samedi, vous vous engagez sur la même route mais au lieu de tourner à gauche pour aller au bureau, aujourd’hui vous devez aller à droite. Par automatisme, ou par manque d’attention, vous engagez l’action de mettre le clignotant à gauche. Avant même de vous rendre compte de votre erreur, cette action, détectée comme inadaptée à la situation par votre cerveau, est stoppée. Votre cerveau planifie en même temps un nouveau comportement, celui de mettre le clignotant à droite.
Grâce à de simples électrodes placées sur les muscles des mains impliquées dans les réponses à donner, nous pouvons donc inférer sur l’efficacité du contrôle cognitif réactif. En effet, la proportion d’ébauches d’erreur sur l’ensemble des erreurs engagées permet de calculer un ratio de correction : à quel point l’individu a été capable de rattraper ses erreurs à temps ? Aussi, le temps qui sépare l’ébauche d’erreur et l’action correctrice nous informe sur le temps nécessaire à la correction : à quelle vitesse l’individu se corrige-t-il ?
L’étude du contrôle cognitif, à travers des approches électrophysiologiques (EEG et EMG), montre que notre cerveau est capable d’adapter nos comportements, après la détection d’une action inappropriée commise ou en train d’être réalisée. La détection de cette « erreur » comportementale, dont nous n’avons pas forcément conscience, permet la mise en place de deux mécanismes de contrôle qui se complètent. L’un est réactif et corrige l’action au moment où elle devient inadaptée. L’autre est proactif et anticipe les difficultés en modifiant en prévention notre comportement.