Avez-vous déjà été à court d'idées pour briser la glace lors de votre dernier cocktail ou de votre dernière réunion de surveillance ? Je suis là pour vous aider. Outre ma passion pour les montres-bracelets anciennes, je suis fasciné par les fonctions internes du cerveau humain et j'ai appris à les comprendre. Dans mon travail de jour, je suis neuroscientifique et je travaille sur la prise de décision, l'attention et la façon dont elles sont affectées par les interactions de régions cérébrales éloignées. Il s'agira en fait de ma première tentative de réunir ces deux mondes - les montres et les neurosciences -. L'essai sera donc moins axé sur les Montres Vintage que sur les bases du fonctionnement du cerveau expliquées aux amateurs de montres. Et ce n'est pas aussi ésotérique ou forcé que cela peut paraître à première vue car le cerveau est intrinsèquement très rythmique et la cognition (c'est-à-dire les processus de pensée) peut être bien comprise avec la terminologie horlogère.
18 octobre 2024
Les montres du cerveau - Comment les horloges internes façonnent notre perception du monde
Marcus Siems @siemswatches
Collectionneur, auteur, analyste de données
Vous savez peut-être qu'en dehors de ma passion pour les montres-bracelets anciennes, je suis fasciné par les fonctions internes du cerveau humain et j'ai appris à les comprendre. Dans le cadre de mon travail quotidien, je suis neuroscientifique et je travaille sur la prise de décision, l'attention et la manière dont elles sont affectées par les interactions entre des régions éloignées du cerveau.
Et ... roulement de tambour s'il vous plaît ... ce sera ma première tentative de réunir le monde de l'horlogerie et celui des neurosciences. Je pense qu'il peut y avoir beaucoup de synergie. J'essaierai donc de couvrir quelques bases du fonctionnement du cerveau expliquées pour le passionné d'horlogerie. Et ce n'est pas aussi ésotérique ou forcé que cela peut paraître au premier abord, car le cerveau est intrinsèquement très rythmique et la cognition (c'est-à-dire les processus de pensée) peut être bien comprise avec la terminologie horlogère. Et franchement, amusons-nous un peu tout en apprenant quelque chose de nouveau !
Le cerveau fonctionne de manière analogue à un système de plusieurs horloges. J'aimerais montrer comment cela est possible ou bénéfique. Image avec l'aimable autorisation de Freepik.
1) Rythmes cérébraux
Comme pour les montres-bracelets, l'histoire des "horloges cérébrales" remonte au début du XXe siècle. Il y a presque exactement 100 ans, en 1925, le neurologue allemand Hans Berger a été le pionnier de l'"électroencéphalographie". électroencéphalographie (EEG) l'électroencéphalographie (EEG). Aujourd'hui, l'EEG est une pratique courante dans les hôpitaux ainsi que dans les cabinets de neurologie et de psychiatrie du monde entier. En bref, l'EEG permet de mesurer les potentiels électriques générés par l'activité neuronale à la surface de la tête : L'augmentation de l'activité des neurones entraîne une dépolarisation - et les signaux "descendent".
Mais en plus d'une activité apparemment chaotique, Berger a également observé des périodes d'activité neuronale synchrone présentant une dépolarisation et une repolarisation orchestrées - le tout premier rythme, dit "alpha", a été identifié :
Figure 1. (à gauche) Installation d'un capuchon EEG moderne avec 64 électrodes annulaires. (à droite) Illustration de l'effet Berger : Lorsque les yeux sont fermés, un rythme important d'environ 10 Hz apparaît sur les électrodes postérieures (à l'arrière de la tête). Données et photo avec l'aimable autorisation du Centre médical universitaire de Hambourg Eppendorf.
Ce que l'on appelle "l'effet Berger" décrit une constatation bien reproductible : chaque fois qu'une personne ferme les yeux, vous pouvez observer un modèle d'activité stable et stéréotypé - un rythme d'environ 10 cycles par seconde - qui est le plus fort dans les électrodes situées à l'arrière de votre tête. D'après mon expérience personnelle, je peux vous dire qu'il s'agit du signal le plus facile à trouver et le plus fiable. Vous n'avez besoin que de deux électrodes et il sera directement visible chez pratiquement tous les êtres humains éveillés et en bonne santé : Fermez les yeux et le rythme alpha est là, ouvrez-les et il a disparu... à chaque fois.
En d'autres termes, de vastes assemblées de neurones à l'arrière de notre tête fonctionnent ensemble à peu près comme un mécanisme d'horlogerie stable à 36 000 tours par minute. C'est notre premier moment de boucle complète, c'est la façon dont le cerveau peut, dans certains cas ou pour certaines périodes, être compris comme de petits mouvements d'horlogerie avec un ressort, un train d'engrenages et un balancier.
Qui aurait pu penser que le rythme le plus important du cerveau tourne à la même vitesse que les calibres Hi-Beat vintage de Zenith et Grand Seiko. Avec l'aimable autorisation de Phillips.
Ces rythmes ne sont pas non plus aléatoires ou rares. Au cours des 100 dernières années, et en particulier depuis les années 1990 ([ici]), les rythmes cérébraux ont commencé à jouer un rôle crucial dans la manière dont nous pouvons mieux comprendre le fonctionnement du cerveau, la cognition et les interactions entre les régions cérébrales ([ici] &[ici]). Nous avons appris que ces rythmes sont omniprésents, avec des fréquences variables, et qu'ils semblent être un code polyvalent permettant d'acheminer des informations de manière flexible lorsque cela est nécessaire pour une tâche donnée ou un comportement choisi ([ici] &[ici]).
2) Discretiser le temps - Comment les rythmes cérébraux façonnent notre perception
Avant d'entrer dans le détail de toutes sortes de mécanismes et de cognitions différents, reprenons notre " alpha " de 10 Hz.alphade 10 Hz. Il est intéressant de noter que même si l'oscillation de 10 Hz n'est pas aussi visible lorsque les yeux sont ouverts - parce qu'elle est mélangée à d'autres rythmes - elle joue toujours un rôle important dans notre perception visuelle ([ici]). En particulier, ces ondes alpha semblent également structurer notre monde visuel :
Figure 2. Discrétisation schématique de notre expérience visuelle par l'activité cérébrale oscillatoire. Le fait que deux brefs éclairs lumineux soient fusionnés en un seul (éclairs 1 et 2 ; cadre orange) ou perçus comme deux entités (éclairs 3 et 4 ; cadres bleu et vert) semble dépendre de leur synchronisation par rapport à l'activité intrinsèque du cerveau. Schéma modifié d'après Van Rullen (2016), Tendances en sciences cognitives.
Notre expérience consciente pourrait ainsi fonctionner de manière analogue à une bobine de film. Si deux images sont montrées dans une courte succession, nous les fusionnons parfois et les percevons comme une seule (comme flash 1&2 ; cadre orange) et parfois nous percevions les deux à la suite l'un de l'autre (flash 3&4 ; trames bleue et verte)([ici] & [ici]). Il est important de noter que l'expérience de l'un ou l'autre scénario semble dépendre de l'endroit où les deux éclairs se produisent dans l'oscillation - dans le même cycle (fusion) ou dans des cycles différents (séparation). Une oscillation peut donc être considérée comme une image dans un film*.
2a) Temps discrétisé par le mouvement de la main
Reformulons cela en termes horlogers. Une oscillation est en fait un mouvement de pendule... et chaque montre mécanique contient un pendule, à savoir le balancier. Le ressort à l'intérieur du balancier est constamment allongé et contracté - dans un sens et dans l'autre. Bien que le balancier soit en mouvement perpétuel, nous ne percevons le mouvement des aiguilles qu'à des moments précis, grâce à l'échappement à levier. La discrétisation des oscillations cérébrales est donc (dans l'esprit), c'est la même chose que d'ajouter l'échappement à levier au balancier !
Figure 3. Discrétisation schématique de notre expérience visuelle, analogue au fonctionnement interne d'un mouvement d'horlogerie. Si deux brefs éclairs lumineux sont fusionnés en un seul (éclairs 1 et 2 ; cadran orange) ou perçus comme deux entités (éclairs 3 et 4 ; cadrans bleu et vert), cela dépend de leur synchronisation avec le mouvement de l'aiguille**.
Ainsi, tout comme dans le cerveau, le mouvement d'une montre numérise un flux constant d'énergie en unités discrètes. Pour en revenir à notre exemple de deux flashs, ils seraient donc fusionnés en un seul flash (1&2) ou perçus comme deux (3&4) selon que "l'aiguille a bougé" ou non entre les deux flashs.
3) Timing adaptatif - Les rythmes cérébraux s'adaptent à l'environnement
Cependant, il existe une différence importante entre les montres et les cerveaux : Le taux/fréquence est stable - un calibre de montre - mais adaptatif pour le système biologique... Par exemple, les rythmes cérébraux peuvent être rapidement modulés, interrompus et redémarrés - "réinitialisés" - par des processus de pensée internes ([ici]) ainsi que par de brefs changements dans notre environnement ([ici]) :
Figure 4. Schéma d'une "réinitialisation" éternelle de l'oscillation neuronale en réponse à des changements dans l'environnement. La "réinitialisation" décrit que l'activité (lignes colorées), quelle qu'elle soit avant le stimulus (ampoule et ligne verticale en pointillés), passe ensuite à un mode stéréotypé. Adapté et modifié de Landau et al. 2015, Biologie actuelle.
Cependant, de manière plus subtile, les oscillations peuvent également s'aligner sur les conditions environnementales. Par exemple, la fréquence s'adapte lorsqu'une tâche est facile ou très difficile. Lors d'une tâche difficile, vous pouvez avoir besoin d'échantillonner des informations sur un plus grand nombre d'"unités discrètes", de sorte que la fréquence augmente ([ici]). Cela est compatible avec la modification de la cadence de votre chronographe pour pouvoir mesurer le temps avec des unités de plus en plus petites et gagner en précision. D'autre part, lorsque vous avez besoin d'être très sûr qu'un certain événement s'est produit, le cerveau intègre l'information sur des périodes plus longues, de sorte que la longueur du cycle d'oscillation augmente (et donc la fréquence diminue) ([ici]). De même, la fréquence du rythme s'adapte aux environnements prévisibles ([ici]).
4) Que penser de tout cela ?
C'est une très bonne question... J'espère que lors de votre prochain cocktail ou de votre prochaine réunion sur l'horlogerie, vous pourrez briser la glace en expliquant que le cerveau est comme un mouvement horloger plus adaptatif, plus flexible et plus biologique. Le tic-tac de chaque mouvement d'aiguille est le résultat perceptible de l'énergie transmise en permanence du ressort moteur à l'échappement. De la même manière, le flux constant d'informations provenant de notre environnement est analysé en segments digestibles dans notre cerveau et, en fin de compte, dans notre expérience consciente du monde.
Watch in the Head" - une image générée par l'IA. Avec l'autorisation de DeepAI.
Mais à part ces informations - et je le dis avec un large sourire - je ne sais pas vraiment quel est mon public cible pour cet article***. J'ai pris beaucoup de plaisir à l'écrire ! ... Mais aussi ringard que cela puisse paraître, il s'agit d'un pur divertissement pour probablement 99,99999% des lecteurs potentiels. C'est mon moment "regardez comme tout cela est cool". Et j'en suis très heureux.
Toutefois, s'il y a un lecteur intéressé qui en tire quelque chose de plus que l'accumulation de superflu Je suis toujours plus heureux d'approfondir la question. En attendant, vous pouvez être fier de vous car vous avez atteint la FIN ! Vous pouvez être fier de vous car vous avez atteint la FIN !
* Il est intéressant de noter que c'est exactement comme cela que fonctionnent les films : Les images - comme les ampoules 1 et 2 - vont et viennent trop rapidement pour que notre cerveau perçoive les transitions et que les images deviennent une expérience fluide - un film.
** Je dois admettre que, pour simplifier l'illustration, j'ai modifié la chronologie entre le mouvement de l'échappement et l'oscillation. Dans les montres, l'échappement se déplace deux fois par oscillation complète, c'est-à-dire lorsque le ressort est détendu (donc ni contracté ni allongé).
*** A mon rédacteur de mémoires : C'est peut-être le moment exact où j'ai perdu la tête...
Glossaire
La cognition: Terme général désignant tous les processus de pensée supérieurs/internes au-delà de l'apport sensoriel initial.
Fréquence: Le nombre d'oscillations que vous pouvez faire entrer dans une seconde, exprimé en Hertz (Hz = 1 / seconde). Multipliez par 3 600 et vous obtenez l'unité de fréquence horlogère Vph (vibrations par heure).
Neurone: Cellule cérébrale en forme de pyramide, essentielle au transfert direct d'informations électrochimiques dans le cerveau. Ils sont à la base des fonctions cérébrales.
Oscillation: Un cycle complet d'une fluctuation potentielle de haut en bas. Par analogie, vous pouvez penser à un pendule complet qui oscille de gauche à droite et de droite à gauche.
Rythme: Activité oscillatoire continue à une fréquence relativement stable.
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