Le cerveau fabrique le temps

Un visage articule une syllabe, une voix en prononce une autre, et l’oreille en entend une troisième : c’est l’illusion de McGurk. Pour que le tour opère, la voix et les lèvres doivent arriver à peu près ensemble. À peu près : dans une expérience menée en 2007 par Virginie van Wassenhove, Ken Grant et David Poeppel, quarante-trois volontaires ont vu et entendu des syllabes avec des décalages allant jusqu’à presque une demi-seconde, le son parfois avant l’image, parfois après. Les réponses de fusion restaient fréquentes sur une fenêtre d’environ 200 millisecondes, plus large lorsque l’image précédait le son.

Cette fenêtre révèle quelque chose de vertigineux : la simultanéité que nous percevons est en partie construite par le cerveau. Le son se propage sous forme de vibrations, la lumière sous forme de photons, et les signaux associés à un même événement ne parviennent pas au cerveau exactement au même moment. Celui-ci les intègre pour construire une perception cohérente. Pour Virginie van Wassenhove, comprendre cette construction ouvre une question plus vaste : comment le cerveau élabore-t-il notre représentation du temps ?

Elle travaillait alors sur le traitement des informations multisensorielles par le cerveau. Elle a passé un été à lire près d’un siècle de littérature sur le temps, sans y trouver de réponse satisfaisante. Un nouveau champ d’études s’ouvrait.

La littérature scientifique semblait alors se satisfaire du modèle d’une horloge interne, synchronisée avec des rythmes extérieurs, qui battrait la mesure et enregistrerait les battements pour compter les durées. Le rythme cérébral alpha, une oscillation dont la période est d’environ 100 millisecondes, avait notamment été envisagé comme le battement de cette horloge. Mais la rythmicité de certaines activités neuronales ne suffit pas à expliquer comment le cerveau se représente le temps.

Pour la chercheuse, ce modèle revenait à imaginer que, pour transmettre le rouge, les neurones eux-mêmes devaient devenir rouges. Son équipe a ensuite mis cette hypothèse à l’épreuve à l’aide de l’électroencéphalographie et de la magnétoencéphalographie, des techniques qui permettent de suivre l’activité cérébrale avec une grande précision temporelle. Les résultats ont montré que le rythme alpha n’est pas constant, ce qui est incompatible avec l’idée d’une horloge interne dont les battements seraient réguliers.

Et c’est tant mieux, explique-t-elle. Si notre conception du temps dépendait uniquement d’horloges biologiques calées sur des rythmes extérieurs, notre attention serait constamment capturée par ces variations, et la stabilité de notre pensée serait difficile à expliquer.

Il doit donc exister dans notre cerveau un système de représentation du temps relativement stable, en grande partie indépendant des informations temporelles provenant de l’extérieur. L’exemple le plus simple est celui de notre expérience du temps : une heure dans la salle d’attente d’un dentiste paraît interminable, tandis qu’une heure passée lors d’un premier rendez-vous amoureux semble filer. Des années plus tard, pourtant, le souvenir du rendez-vous amoureux peut paraître beaucoup plus long que celui de l’attente, parce qu’il est riche en émotions et en détails auxquels nous avons prêté attention.

Ce référentiel mental nous permet aussi de voyager dans le temps. Se projeter très loin dans le passé ou dans l’avenir demande une forte abstraction : il faut une carte du temps dans laquelle l’esprit peut se déplacer tout en préservant les relations entre les événements. Cette faculté pourrait être propre à l’être humain.

Pour l’espace, le cerveau possède déjà une sorte de GPS neuronal, dont la découverte a été récompensée par le prix Nobel de médecine en 2014. Certains neurones contribuent à représenter les distances, d’autres la direction du mouvement ou l’orientation de la tête. Ces cellules participent à la construction d’une représentation de l’espace qui permet à l’animal de s’orienter et de cartographier mentalement son environnement.

Virginie van Wassenhove et son équipe font l’hypothèse qu’un système analogue, complexe et intégrant différentes informations, pourrait également exister pour le temps.

C’est l’objet de CHRONOLOGY, un projet soutenu par une bourse Synergy du Conseil européen de la recherche. Quatre équipes y travaillent : l’une étudie la souris, une autre le primate non humain, une troisième l’être humain, tandis qu’une quatrième construit des modèles de réseaux de neurones contraints par l’architecture des cerveaux étudiés.

L’une de leurs hypothèses est que les mécanismes neuronaux qui construisent notre représentation mentale du temps sont en grande partie communs à différentes espèces. Les chercheurs cherchent à en comprendre la dynamique et les liens de causalité. À terme, ces connaissances pourraient contribuer à éclairer des questions plus concrètes, comme la désorientation temporelle qui accompagne certaines affections psychiatriques ou neurologiques.

Ces recherches parlent de moi, sans me connaître. Quand je dessine, le temps disparaît : la feuille se remplit, l’heure ne se compte plus. Il m’arrive d’imaginer l’époque de mon sujet, et mon cerveau part chercher la réalité qui lui correspond, la raconte, la dépose au bout du crayon : ce voyage dans le temps dont parle la chercheuse, mené avec une mine de plomb. Devant un pianiste, c’est la musique qui suspend le moment, avec ses phrases, ses silences, l’attente de la note suivante.

Ce que l’on regarde longtemps s’inscrit plus profond et pèse plus dans le souvenir. Admirer, c’est peut-être donner du poids aux heures. Le cerveau, rappelle la chercheuse, est plus complexe qu’une étoile ou qu’un trou noir. Il sait pourtant les concevoir.

À lire aussi : Hartmut Rosa · Ce que devient le temps quand on le partage : la porte de la Relation · ← Le blog

Sources : Virginie van Wassenhove, « Cerveau : comment ressentons-nous le temps ? », propos recueillis par Anne Orliac, Polytechnique Insights · Virginie van Wassenhove, Ken Grant et David Poeppel, « Temporal window of integration in auditory-visual speech perception », Neuropsychologia, 2007.