Le Traité de l’Optique de Ibn al-Haytham, une révolution dans les sciences de la vision au XIe siècle. Rencontre avec Michel Imbert.

Neuropsychologue, enseignant-chercheur en neurosciences cognitives, Michel Imbert est aussi professeur honoraire au sein du Laboratoire des Systèmes Perceptifs (LSP) dirigé par Pascal Mamassian, chercheur au CNRS, spécialiste de la vision. Son dernier ouvrage, "La fin du regard éclairant", vient de paraître aux Éditions Vrin. Il remet en lumière les travaux remarquables d'Alhazen, mathématicien, philosophe, physiologiste et physicien du monde médiéval arabo-musulman, père des sciences de la vision et l'un des premiers promoteurs de la méthode scientifique expérimentale. Son oeuvre marque une rupture radicale avec ses prédécesseurs. Lumière et vision, indissociables dans l’Antiquité, sont désormais séparées : l’œil n’illumine plus les objets, il en reçoit la lumière qu’ils réfléchissent. Cette découverte rendit possible les théories modernes initiées par Képler au début du XVIIe siècle. Pascal Mamassian et Michel Imbert se sont rencontrés à l'occasion de la parution de son ouvrage. Un moment d'échange autour du génie arabe, et une occasion pour Michel Imbert de revenir sur son remarquable parcours, de la philosophie aux neurosciences de la vision, en passant par la création du DEA de sciences cognitives, aujourd'hui appelé Cogmaster.

Nous nous connaissons depuis l’année où j’étais étudiant dans la première promotion du DEA de sciences cognitives. Tu étais l’une des personnes à l’origine de cette formation. Peux-tu nous dire comment l’idée de créer ce DEA est née?

En 1972, j’ai été nommé sous-directeur au Collège de France dans la Chaire de Neurophysiologie dirigée par Yves Laporte, qui me chargea d’assurer la présence au sein de sa Chaire d’une équipe SNC (Système Nerveux Central). C’est à cette époque que j’ai eu la chance de rencontrer Jacques Mehler (pionnier des sciences cognitives de l’enfant) et le bonheur de devenir son ami ; j’ai bénéficié de son immense culture dans le domaine des sciences cognitives. Il me fit découvrir des auteurs dont je n’avais aucune idée de par ma culture philosophique à la française, nourri de Canguilhem, Jankélévitch, Gurvitch ... . Il me fit lire Quine, Putnam, Chomsky et me fit découvrir le laboratoire de psychologie expérimentale du MIT, que j’ai visité à de nombreuses reprises, où j’ai entretenu des relations étroites, notamment avec Richard Held (professeur en sciences cognitives spécialisé en physiologie de la vision) et surtout Hans Lukas Teuber (l'un des fondateurs de la neuropsychologie), son directeur. A la même époque, Jean-Pierre Changeux, récemment nommé Professeur au Collège de France, et que je connaissais depuis longtemps me demande un jour du début des années 1980s de l’accompagner à un déjeuner organisé par un industriel, Héraklios Fyssen, qui souhaitait fonder une fondation destinée à étudier les mécanismes logiques du comportement chez les êtres vivants ainsi que leur développement ontogénétique et phylogénétique. C’est ainsi que naîtra la Fondation Fyssen. Pendant plusieurs années, j’ai été membre de son conseil scientifique, présidé par Jean-Pierre, et membre du comité de lectures des Annales de la Fondation.
Attiré par les études pluridisciplinaires du cerveau, j’ai rapidement souhaité proposer une formation universitaire pour développer les sciences cognitives, discipline encore balbutiante dans notre pays, mais déjà solidement implantée dans de nombreux pays. Avec le soutien de la Commission européenne, j’ai organisé au Ministère de la Recherche à Paris une réunion internationale pour dresser un bilan des formations existantes en Europe (colloque publié : Cognitive Science in Europe, Imbert et al., 1987 Springer, Heidelberg), pour m’inspirer des expériences des collègues européens afin de proposer aux instances universitaires de notre pays une maquette de DEA la plus complète possible. J’ai été aidé dans l’élaboration de ce projet par de nombreux collègues parmi lesquels Daniel Andler, Jacques Mehler et Jean Petitot.
La rédaction de ce projet suscita de nombreux débats, parfois très houleux et explosifs selon le caractère des participants. Mais c’est lors de la présentation du projet devant les instances universitaires que de sérieuses difficultés apparurent. Je me suis d’abord adressé à l’Université Pierre et Marie Curie (Paris 6), établissement où j’enseignais alors les neurosciences de la vision. Proposer une formation dans laquelle cohabiteraient, neurosciences, informatique, mathématiques, physiques, disciplines solidement installées à Jussieu, avec la philosophie, la linguistique, la psychologie, disciplines que la Présidence de Paris 6 considérait avec méfiance depuis 1968, avait peu de chances de réussir. Mon projet, brutalement écarté, n’est pas sorti du bureau de la Présidence. Heureusement, j’avais été auparavant, en 1987, nommé Directeur d’études (cumulant) de la Chaire de Neurosciences cognitives à l’Ecole des hautes études en sciences sociales (EHESS). J’ai donc présenté le projet devant le Conseil scientifique de cet établissement, où il reçut un accueil chaleureux. L’Ehess en assurerait la tutelle principale, les Universités Paris 6, Paris 5, l’Ecole Polytechnique, l’Ecole Centrale Paris, co-habileraient la formation.
Ce DEA est à l’origine du master que nous connaissons aujourd’hui. Anne Christophe (chercheuse en sciences cognitives et directrice adjointe sciences de l'ENS) et toi, Pascal, faites partie de la première promotion, en 1990, que rejoindront par la suite plusieurs étudiants, qui se trouvent aujourd’hui dans différents laboratoires du DEC.

Peux-tu nous rappeler brièvement ton parcours académique ? Je crois me souvenir que tu as commencé par des études en philosophie avant de devenir neuroscientifique.

Après une prépa lettres au Lycée Fermat de Toulouse, j’ai fait une licence de Philosophie en 1956 et une licence de Psychologie en 1957 à la Sorbonne. Intéressé par la biologie, surtout le fonctionnement du cerveau humain, j’ai suivi les enseignements d’Alfred Fessard (l'un des fondateurs des neurosciences en France) au Collège de France, qui me conseilla de prendre contact avec les Professeurs Denise Albe-Fessard (neurophysiologiste spécialisée sur l’étude du système somesthésique) et Pierre Buser (neurobiologiste et ancien élève de l’ENS) à l’Institut Marey. Après un long entretien, Pierre Buser me propose un stage d’été dans son labo (de fin juin à fin septembre 1957). A l’issue de ce stage, au cours duquel je participais à des enregistrements par microélectrodes d’activités de neurones isolés dans le cortex associatif du chat anesthésié (bien loin de ma formation initiale), Buser me proposa de me prendre sur un poste d’assistant au PCB (Certificat d’études physiques, chimiques et biologiques), poste qu’il venait d’obtenir après sa nomination comme professeur à la Faculté des Sciences de Paris. La difficulté était qu’avec mes deux licences de Lettre et deux certificats de licence de Sciences (Ethnologie, obtenu dans la cadre de ma licence de philo en vue de préparer l’agreg et le PCB que j’avais passé pendant ma prépa lettres, à une époque où mes parents rêvaient de me voir médecin !), je ne pouvais m’inscrire à un Doctorat Sciences. Je me suis donc engagé auprès de Buser à faire une licence de Sciences, moyennant quoi j’ai pu être nommé assistant stagiaire au PCB . Belle époque pour les étudiants de ma génération, où il était si facile d’obtenir un poste, époque hélas irrévocablement révolue ! Après l’obtention de ma licence de sciences, j’ai pu être titularisé assistant dans la chaire de Physiologie comparée où enseignait Pierre Buser. Sous sa direction, j’ai préparé ma thèse de sciences jusqu’à mon doctorat soutenu en 1966. Nommé Maître de Conférences (aujourd’hui appelé Professeur de 2ème classe) de Psychophysiologie à la Faculté des Sciences de Toulouse (actuellement Université Paul Sabatier) en 1967, je reviens à Paris en 1972 comme sous-directeur du Laboratoire de Neurophysiologie au Collège de France, puis Professeur à Orsay où je ne reste que très peu (3 ans), avant de succéder à Mme Fessard à l’Université Pierre et Marie Curie en octobre 1981. Dans le cadre des délocalisations voulues par la Première Ministre Edith Cresson en 1992, je déplace mon laboratoire de Paris à Toulouse à nouveau pour y créer le Centre de Recherches Cerveau et Cognition (CerCo) en 1994. Je prends ma retraite en 2000. Professeur émérite à l’UPMC détaché à l’ENS, je suis actuellement Professeur honoraire au LSP.

Dans ton dernier livre, tu décris certaines des connaissances fondamentales en sciences de la vision que l’on doit à Alhazen (aussi appelé Ibn al-Haytham), le grand scientifique arabe du début du 11ème siècle. En particulier, on lui doit la démonstration définitive et révolutionnaire que l’œil n’émet pas des rayons vers l’extérieur, mais est plutôt un organe récepteur. Alhazen n’était pas le premier à formuler une théorie de l’intromission. Pourquoi, avant lui, était-il plus crédible de penser que des rayons sortaient de l’œil ?

Chez les Anciens, toute perception se conçoit sur le mode du toucher. Pourtant, quand un objet entre en contact avec l’œil, celui-ci disparaît de la vue, il doit y avoir une certaine distance entre l’objet et l’œil, la vision ne peut dès lors se faire que grâce à une médiation entre l’œil et l’objet. N’ayant aucune idée de la nature de la lumière, plusieurs solutions, toutes purement spéculatives, seront proposées. Toutes ces solutions se distribuent selon un axe reliant l’objet à l’œil. Chez les anciens, il est unanimement admis que les corps matériels ne peuvent agir les uns sur les autres que par contact physique. Dans le domaine de la vision, il en découlera que soit, partant de l’objet, un quelque chose de matériel émane qui pénètre dans l’œil (théories de l’émanation), soit, partant de l’œil un quelque chose de matériel se projette vers l’objet pour le palper (théories de l’extramission). Dans la première solution, défendue essentiellement par les atomistes grecs, Empédocle, Démocrite, Epicure et Lucrèce (avec des variantes), une fine pellicule d’atomes se détache des objets, tout en gardant leur arrangement spatial (formant des simulacres), qui pénètrent dans l’œil et y produisent des phantasiae, que l’on peut traduire par représentations mentales. Ces représentations, introduites à l’intérieur de l’organe visuel, sont la cause de la vision. Cette théorie soulève de nombreuses objections : pourquoi les idoles ne s’entrechoquent-elles pas les unes les autres, comment sont-elles réduites pour entrer dans l’œil ? D’où l’autre solution : l’œil émet des rayons visuels, à la manière d’une lampe-torche émettant de la lumière que nous promenons sur les choses, de là le slogan "voir c’est éclairer". De nombreuses variantes ont été proposées que nous détaillons dans les premiers chapitres de notre essai. Remarquons que ce qui fit le grand et durable succès de ces théories de l’extramission est qu’elles permettent une mathématisation rigoureuse de la vision spatiale, chez Euclide comme chez Ptolémée.

Alhazen était fabuleusement moderne dans son approche scientifique, n’hésitant pas à tester ses idées théoriques avec des expériences. Tu décris en particulier une de ses expériences pour montrer que les lumières émises par plusieurs sources se propagent en ligne droite et ne se mélangent pas dans l’air. Ce qui est incroyable, c’est que cette expérience utilise une chambre obscure, 500 ans avant les célèbres études de Léonard de Vinci ! Peut-on dire que Alhazen est le premier homme à utiliser cet instrument à des fins scientifiques ?

Ibn al-Haytham n’est probablement pas l’inventeur de la chambre obscure, on la connaissait déjà, depuis longtemps, notamment en Chine. Quelques préhistoriens prétendent même qu’elle aurait pu apparaître au néolithique. Certains dessins pariétaux auraient été dressés à partir d’images projetées à travers une petite ouverture sur les parois d’une grotte obscure. Pure spéculation, rien n’est moins sûr ! Il est néanmoins le premier à en avoir fait la théorie et à l’avoir appliqué à l’étude de la vision. Il en a construit le premier modèle - dont on peut voir la reconstitution à l’Université de Francfort sur le Main - pour pouvoir vérifier des hypothèses sur la lumière ce qui est exemplaire de sa démarche scientifique très moderne.

Grace à Descartes, et avant lui, Kepler, nous savons qu’une image est formée au fond de l’œil, et que cette image est inversée. Pourtant, Alhazen semble faire d’énormes efforts pour que les rayons ne se croisent pas lorsqu’ils traversent l’oeil. Pourquoi est-il si important pour les scientifiques de cette époque que l’information visuelle reste à l’endroit ?

Pour al-Haytham, le cristallin, même s’il n’est pas l’organe ultime du processus visuel, comme chez Galien, en est le point de départ. Les deux images qu’il forme dans chacun des deux yeux seront véhiculées par les nerfs optiques (considérés comme des tuyaux), elles seront réunies au niveau du chiasma optique (qu’on connaissait depuis longtemps déjà), avant d’être, une fois ainsi unifiées, transmises à différentes structures du cerveau, capables d’analyser cette image. Pour que cette dernière soit pertinente, véridique, et utile, notamment pour guider nos actions, il faut qu’elle soit une représentation conforme à la disposition des choses dans le monde, sinon comment pourrions-nous bouger de façon coordonnée, attraper un objet, monter des marches, dans un monde où les objets sont disposés à l’envers de ce que nous appréhendons ? Le scandale pour la raison que fut la découverte de l’inversion de l’image rétinienne au dix-septième siècle (voir Schneider, Kepler et Descartes, dans l’épilogue de mon essai) ne sera résolu que bien plus tard au dix-neuvième et vingtième siècle.

Tu décris aussi comment Alhazen explique pourquoi notre acuité visuelle décroit du centre vers la périphérie. Cette explication découle de sa théorie de l’intromission qui donne un rôle privilégié aux rayons qui frappent la cornée perpendiculairement à sa surface. Avec cette explication d’une vision précise uniquement dans l’axe de l’oeil, est-on en droit de dire que Alhazen est aussi à l’origine d’une explication moderne des mouvements oculaires (saccades, poursuite, etc.) pour placer les objets d’intérêts dans l’axe ?

Probablement, mais n’ayant pas connaissance, et pour cause, de l’existence d’une voie rétino-colliculaire, et encore moins du rôle des tubercules quadrijumeaux antérieurs comme vigile alertant des dangers possibles situés en dehors de la partie centrale (binoculaire) du champ de vision ; il sait, en revanche, que les mouvements des deux yeux sont coordonnés quand on explore attentivement un objet, il parle explicitement de balayage par le regard. Je suis convaincu qu’Ibn al-Haytham est un immense savant, mais je me garderais bien de lui faire dire plus qu’il ne le peut, compte tenu de ce qu’il sait, qu’il découvre ou démontre, j’évite soigneusement toute interprétation anachronique, même si je puis comprendre qu’on puisse avoir envie d’y céder, tant son analyse de la vision est puissante.

Les théories sur la perception visuelle vont de pair avec les théories sur la lumière et les couleurs. Notre conception contemporaine de la lumière découle des travaux de Newton au 17ème siècle, en particulier sur la décomposition de la lumière en couleurs avec la célèbre expérience du prisme. Il nous est donc difficile aujourd’hui d’appréhender comment la couleur était comprise à l’époque de Alhazen. Tu décris la proposition d’Aristote pour la perception des couleurs comme une adéquation entre des rayons émanants des objets et des prédispositions de l’oeil à recevoir ces rayons. Est-ce que Alhazen s’inspire d’Aristote pour la perception des couleurs ?

Ibn al-Haytham connait très bien Aristote, très tôt traduit par les Abbassides de Bagdad des huitième et neuvième siècles. Mais pas seulement, il dispose aussi de nombreuses traductions de Platon et des Néoplatoniciens, notamment de Plotin, qui s’efforce de rendre compatible la théorie de la vision exposée dans le De anima avec celle qu’on trouve dans le Timée et La République. La théorie de la vision d’Aristote est probablement la plus complète de toute l’Antiquité, le De anima est un vrai bijou ; il y expose sa conception de la vision par une formule lapidaire : "l’objet de la vue c’est (donc) le visible". L’obscurité (sans jeu de mot) de cette formule ne lui a pas échappé puisqu’il ajoute aussitôt : "ce que nous voulons dire deviendra plus clair (surtout) plus loin". Il nous invite donc à nous plonger dans son livre, ce que j’ai essayé de faire dans le chapitre 2 de mon essai, mais que je ne puis faire ici. La notion centrale de sa théorie de la vision en est le diaphane (ou transparent), notion difficile qu’on ne peut saisir sans la replacer dans la fameuse distinction capitale entre en puissance et en acte. La médiation physique entre un objet visible et l’observateur qui voit, idée qu’il partage avec tous ses contemporains, n’est chez lui ni une émanation des objets ni une émission de l’œil : ce sera le diaphane qui réside dans tous les corps, les transparents comme les opaques. L’air et l’eau notamment qui ne sont diaphanes que potentiellement. En puissance, le diaphane est obscurité, en acte il est lumière. Pour jouer son rôle d’intermédiaire, il doit être éclairé d’une lumière qui n’est pas par elle-même visible mais dont la fonction sera de le faire passer de la puissance à l’acte. La lumière est le diaphane mis en acte par le feu (du soleil ou des flammes). Elle est renvoyée, visible et chargée de la couleur inhérente de la surface des objets. La théorie visuelle, déjà fort complexe, s’enrichit encore dans d’autres ouvrages d’Aristote, De la sensation et des sensibles, les Météorologique et le De coloribus qui n’est pas de la main d’Aristote mais d’un très proche, peut-être Théophraste ou Straton, ses successeurs à la tête du Lycée.
Aristote nous offre la théorie la plus élaborée de toute l’Antiquité classique, avec sa physique, sa physiologie et la description de son contenu phénoménal et intentionnel. Ibn al-Haytham a beaucoup médité sur cette théorie.

Les sciences de la vision et de l’audition font aujourd’hui beaucoup référence à un autre grand scientifique, Hermann von Helmholtz, et ses travaux au 19ème siècle. En particulier, on attribue à Helmholtz le concept d’inférence inconsciente qui décrit comment notre cerveau prend la meilleure décision perceptive face à l’incertitude de l’information sensorielle. Or tu soutiens dans ton livre qu’un concept similaire d’inférence inconsciente est aussi présent chez Alhazen. Helmholtz avait-il connaissance des travaux de Alhazen?

Il est hautement probable qu’Helmholtz connaissait l’édition de Risner de l’Opticae Thesaurus Alhazeni, notamment les 2e et 3e livres du Traité de l’Optique où se trouvent les considérations psychologiques sur la vision spatiale des plus pertinentes, en particulier les notions de constance perceptive de la taille et celle de l’inférence inconsciente. Helmholtz en donne des descriptions qui semblent littéralement traduites d’Alhazen, mais sans en donner les références précises, comme c’était souvent le cas au dix-neuvième siècle. Ce qui ne manque pas de choquer certains de nos collègues.

Comment les propositions de Alhazen sont-elles parvenues aux scientifiques dans les siècles qui ont suivi ses travaux ? En particulier, sa théorie de l’intromission a-t-elle été immédiatement acceptée ?

Le grand traité en sept livres que Ibn al-Haytham a rédigé dans la deuxième décennie du onzième siècle, lors de sa résidence forcée de près de trente ans sur le parvis de la mosquée al-Azhar du Caire, le Kītāb al Manāẓir, n’a été pleinement reconnu qu’à partir du treizième siècle en Azerbaïdjan par un mathématicien résidant du grand observatoire de Maragha. Curieusement, ce Traité avait déjà été traduit en Latin sous le nom de De Aspectibus ou sous celui de Perspectiva et circulait déjà largement en Europe, on en trouve une dizaine d’exemplaires disséminés en Belgique, Angleterre, Italie, Autriche et France, dans une version issue du célèbre atelier de traduction tolédan dirigé par Gérard de Crémone. C’est surtout à Oxford, chez les franciscains, avec Roger Bacon et John Pecham, auxquels il faut ajouter le moine Polonais, Witello (ou Vitello), que l’ouvrage d’Alhazen fut étudié et qu’il donna naissance à un mouvement, connu sous le nom de Perspectivisme qui resta dominant du treizième au dix-septième siècle. Il fut imprimé et publié en 1572 par Friedrich Risner, élève de Pierre de la Ramée, sous le nom de Opticae thesaurus Alhazeni, ouvrage qui contenait également le Perspectiva de Vitelon (essentiellement paraphrase verbeuse du Perpectiva d’Alhazen). La diffusion européenne de ce livre imprimé augmenta considérablement son influence qui ne commencera à faiblir qu’après la publication en 1604 du Ad Vitelionem Paralipomena de Képler. Il ne fut cependant pas complètement oublié, comme en témoigne sa présence incognito chez Helmholtz. Mais le génie d’Ibn al-Haytham réside surtout dans la séparation qu’il opère entre la lumière et la vision, l’image que réalise le cristallin est une représentation pointilliste fidèle sur laquelle porteront les activités mentales de reconnaissance, comparaison, d’inférence, autant d’activités constitutives de l’acte perceptif. Voir n’est plus l’affaire de l’œil, c’est un processus mental localisé dans le cerveau.

Aujourd’hui, les travaux de Roshdi Rashed, en France ou de Ibrahim Sabra, aux Etats-Unis mettent pleinement en lumière le caractère exceptionnel d’Ibn al-Hayham qui, à son époque, était déjà comparé à Ptolémée (il était considéré comme Le Second Ptolémée) et qu’aujourd’hui on pourrait rapprocher de Newton, pour son génie de mathématicien et de physicien ou encore d’Helmholtz pour la profondeur de ses réflexions psychologiques.

PLUS D'INFOS
- Photo : Pascal Mamassian et Michel Imbert
- Illustration 1 : Portrait d'Alhazen (extrait du frontispice de la Selenographia de l'astronome Hevelius publiée en 1647)
- Illustration 2 : Opticae Thesaurus, Alhazeni Arabis, traduction en latin du Kitab al-Manazir d'Alhazen
- En savoir plus sur La fin du regard éclairant, Editions Vren
- En savoir plus sur le Laboratoire des Systèmes Perceptifs

PRIX

Prix de Thèse PSL SHS 2020 : mention spéciale du jury pour Monica Barbir

En mai dernier, Monica Barbir s'est vue attribuer une mention spéciale du jury dans la catégorie Prix Interfaces Sciences/Humanités pour sa thèse intitulée "The Way We Learn" effectuée sous la direction d'Anne Christophe au sein du Laboratoire de Sciences Cognitives et Psycholinguistique et soutenue en octobre 2019. Dans sa thèse, Monica Barbir identifie un décalage potentiel entre ce que l'on pense que l'on sait à propos du langage et ce dont on a besoin pour le traitement cognitif du langage. Elle explore les répercussions que ce décalage pourrait avoir sur l'apprentissage et l'enseignement des langues, autant que sur les indicateurs scientifiques du développement du langage. Dans une série d'expériences, elle tente de comprendre ce qui est nécessaire pour créer des connaissances, d'identifier le point de transition entre apprentissage et savoir acquis, ainsi que les préférences de l'apprenant pour un type particulier de connaissances. Les résultats démontrent, par exemple, que la connaissance d'une petite poignée de mots peut générer un cercle vertueux dans l'acquisition de la grammaire et du vocabulaire chez le bébé. Monica Barbir suggére que pour mieux comprendre le processus à l'oeuvre dans l'apprentissage, il est nécessaire de considérer la tâche d'apprentissage du point du vue de l’apprenant. De cette façon, apprendre une langue ne semble plus aussi insurmontable qu'il n'y paraissait.

Soutenus par les grands programmes de recherche de l'Université PSL, les prix PSL en Sciences Humaines et Sociales récompensent les meilleurs travaux doctoraux en Arts, Esthétique, Littérature – Droit, Economie, Gestion - Humanités - Interfaces Sciences/Humanités - Sciences Sociales. Une cérémonie virtuelle de remise des prix a eu lieu le 9 juillet.

EN SAVOIR PLUS
- Résumé de la thèse "The Way We Learn"
- Site internet de Monica Barbir
- Prix PSL SHS 2020
- Revoir la cérémonie virtuelle

FINANCEMENT

Lutte contre les addictions aux substances psychoactives : Stefano Palminteri reçoit un financement de l'Institut de Recherche en Santé Publique (IReSP)

Dans le cadre de l’appel à projets 2019 intitulé "Lutte contre les addictions aux substances psychoactives" de l'IReSP, Stefano Palminteri, chercheur au Laboratoire de Neurosciences Cognitives et Computationnelles (LNC2), a obtenu un financement en collaboration avec l'Hôpital Georges Pompidou et la cohorte Constance pour le projet "Ethanol consumption Level and behavioral Parameters Estimated during Negative Or positive Reinforcement learning". Ce projet a pour objectif de déployer sur la plus grande cohorte épidémiologique en France (cohorte Constance) des tâches d'apprentissage par renforcement développées par l'équipe Human Reinforcement Learning dirigée par Stefano Palminteri au sein du LNC2. L'équipe tentera de voir si le processus cognitif mesuré par les modèles computationnels prédit l'évolution de sujets de santé majeurs tels que la consommation d'alcool.

EN SAVOIR PLUS
- Site internet de l'IRESP
- Equipe Human Reinforcement Learning

NOMINATION

Stefano Palminteri, éditeur associé au sein de Plos Computational Biology

Stefano Palminteri rejoint le comité de rédaction de la revue Plos Computational Biology en qualité d'éditeur associé. PLOS Computational Biology est une revue scientifique à comité de lecture, à accès ouvert, qui applique la licence 'Creative Commons Attribution' aux œuvres qu'elle publie : tout le monde peut copier, distribuer ou réutiliser ces articles, à condition que l'auteur et la source originale soient correctement cités. Editée par la Public Library of Science, PLOS Computational Biology couvre tous les domaines de la biologie quantitative. Stefano Palminteri se penchera essentiellement sur les articles de psychologie cognitive et computationnelle et de psychologie mathématique, portant principalement sur l'apprentissage et la prise de décision économique.

MEDIAS

Point sur le processus de publication scientifique

Quel est le processus de publication dans une revue scientifique ? Est-ce que les règles sont les mêmes d'une revue à une autre ? Comment savoir si une étude est fiable ? Franck Ramus, chercheur au Laboratoire de Sciences Cognitives et Psycholinguistique, fait le point sur le processus de publication scientifique dans un entretien de Leïla Marchand sur lesechos.fr, et dans un article de Vincent Bordenave avec Hervé Maison, médecin et rédacteur biomédical sur lefigaro.fr.

Les corbeaux sont-ils si intelligents que ça ?

L’intelligence du corbeau : anthropomorphisme ou réalité ? Réponse par Mélissa Berthet (post-doctorante à l'Institut Jean Nicod) et Sonia Kaiser (Dual Masters in Brain and Mind Sciences, Sorbonne Université) sur theconversation.com.

CONFERENCES

L'apport des sciences cognitives et des neurosciences dans la pratique pédagogique

Conférence organisée dans le cadre du dispositif d'accompagnement des maîtres de conférences stagiaires à Sorbonne Université, dans laquelle Franck Ramus revient sur l'apport des sciences cognitives et des neurosciences dans la pratique pédagogique.

La leçon de la crise : l'esprit critique et les fondamentaux de l'éducation

Conférence organisée par la Cellule académique recherche, développement, innovation, expérimentation (CARDIE) dans laquelle Elena Pasquinelli, chercheuse associée à l'Institut Jean Nicod et membre de La Main à la pâte, évoque l'une des leçons de la crise : la nécessité de développer l'esprit critique des éléves afin de leur permettre de se repérer dans les informations foisonnantes.

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EN SAVOIR PLUS SUR L'ESPRIT CRITIQUE

Comment définir l'esprit critique d'un point de vue cognitif ? Quels sont les processus cognitifs impliqués ? Comment les développer sur le plan pédagogique? Elena Pasquinelli, Mathieu Farina (La Main à la Pâte), Audrey Bedel (EHESS), Roberto Casati (directeur de l'Institut Jean Nicod) ont produit un rapport exhaustif sur ces questions en libre accès : "Définir et éduquer l’esprit critique". Rapport produit dans le cadre des travaux du Work Package 1, Projet EEC – Éducation à l’esprit critique (ANR-18-CE28-0018)

"Infos et Intox sur l'intelligence" : Qu'est-ce que l'intelligence ?

Le QI est-il une mesure scientifiquement valide ? L’intelligence est-elle innée ou acquise ? Le quotient émotionnel prédit-il mieux la réussite que le quotient intellectuel ? Le QI est-il en train de baisser en France ? Les surdoués sont-ils à risque d’échec scolaire ? L’intelligence fait-elle le bonheur ou le malheur ? Infos ou intox ? Franck Ramus apporte des réponses à l'occasion de cette conférence sur l'intelligence organisée par l'Association Française pour l'Information Scientifique (AFIS).

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QUELQUES PUBLICATIONS RECENTES

Sacha Bourgeois-Gironde, Marcin Czupryna. (2020). On the Extension of the Kiyotaki and Wright model to Transformable Goods, Comput Econ, 10.1007/s10614-020-10001-9.

Résumé :
In this paper we extend the classical Kiyotaki and Wright (KW) model and consider a transformable good. Such an extension enables us to adapt the model to the specific conditions of the wine market. The most important change, with respect to the original model, is that one type of good (young wine, in our model) can improve its quality and thereby transform to another type of good (old wine). However, there is a certain probability that such transformation may not be successful and the good under consideration may simply spoil. We adapt the main KW theoretical features to the study of speculative strategies in a stylized wine market. This study can be generalized to other commodity markets in which goods are unstable and present intrinsic properties such as quality increase or decrease across time. These markets are also typically characterized by roles or types of agents, such as producers, merchants and consumers, whose interests lack double coincidence when they meet. We define a general model and then use simulation methods to systematically study under which conditions speculative strategies are possible in this setting and which is the most efficient distribution of types of agents under speculative equilibria. The theoretical results are also provided for the model, with equal numbers of agents of different types, similarly to the Kiyotaki and Wright original paper.

Zhenglin Gu, Kathleen G. Smith, Georgia M. Alexander, Inês Guerreiro, Serena M. Dudek, Boris Gutkin, Patricia Jensen, Jerrel L. Yakel (2020). Hippocampal Interneuronal α7 nAChRs Modulate Theta Oscillations in Freely Moving Mice. Cell Reports, 31, 10, 107740, 10.1016/j.celrep.2020.107740.

Résumé :
Muscarinic acetylcholine receptors (mAChRs) are critically involved in hippocampal theta generation, but much less is known about the role of nicotinic AChRs (nAChRs). Here we provide evidence that α7 nAChRs expressed on interneurons, particularly those in oriens lacunosum moleculare (OLM), also regulate hippocampal theta generation. Local hippocampal infusion of a selective α7 nAChR antagonist significantly reduces hippocampal theta power and impairs Y-maze spontaneous alternation performance in freely moving mice. By knocking out receptors in different neuronal subpopulations, we find that α7 nAChRs expressed in OLM interneurons regulate theta generation. Our in vitro slice studies indicate that α7 nAChR activation increases OLM neuron activity that, in turn, enhances pyramidal cell excitatory postsynaptic currents (EPSCs). Our study also suggests that mAChR activation promotes transient theta generation, while α7 nAChR activation facilitates future theta generation by similar stimulations, revealing a complex mechanism whereby cholinergic signaling modulates different aspects of hippocampal theta oscillations through different receptor subtypes.

Diego Kozlowski, Frédéric Saudemont, Elisa Lannenlongue, Farah Benamara, Alda Mari, and Véronique Moriceau, Abdelmoumene Boumadanea (2020). A Three-level Classification of French Tweets in Ecological Crises. Information Processing & Management, 57, 5, 102284, 10.1016/j.ipm.2020.102284.

Résumé :
The possibilities that emerge from micro-blogging generated content for crisis-related situations make automatic crisis management using natural language processing techniques a hot research topic. Our aim here is to contribute to this line of research focusing for the first time on French tweets related to ecological crises in order to support the French Civil Security and Crisis Management Department to provide immediate feedback on the expectations of the populations involved in the crisis. We propose a new dataset manually annotated according to three dimensions: relatedness, urgency and intentions to act. We then experiment with binary classification (useful vs. non useful), three-class (non useful vs. urgent vs. non urgent) and multiclass classification (i.e., intention to act categories) relying on traditional feature-based machine learning using both state of the art and new features. We also explore several deep learning models trained with pre-trained word embeddings as well as contextual embeddings. We then investigate three transfer learning strategies to adapt these models to the crisis domain. We finally experiment with multi-input architectures by incorporating different metadata extra-features to the network. Our deep models, evaluated in random sampling, out-of-event and out-of-type configurations, show very good performances outperforming several competitive baselines. Our results define the first contribution to the field of crisis management in French social media.

Pascal Mamassian (2020). Confidence Forced-Choice and Other Metaperceptual Tasks, Perception, 49, 6, 616-635, 10.1177/0301006620928010.

Résumé :
Metaperception is the self-monitoring and self-control of one’s own perception. Perceptual confidence is the prototypical example of metaperception. Perceptual confidence refers to the ability to judge whether a perceptual decision is correct. We argue that metaperception is not limited to confidence but includes other judgments such as the estimation of familiarity and the aesthetic experience of sensory events. Perceptual confidence has recently received a surge of interests due in particular to the design of careful psychophysical experiments and powerful computational models. In psychophysics, the use of confidence ratings is the dominant methodology, but other paradigms are available, including the confidence forced choice. In this latter paradigm, participants are presented with two stimuli, make perceptual decisions about these stimuli, and then choose which decision is more likely to be correct. One benefit of confidence forced choice is that it disregards confidence biases to focus on confidence sensitivity. Confidence forced choice might also be a paradigm that will allow us to establish whether confidence is estimated serially or in parallel to the perceptual decision.

Pascal Mamassian, Marina Zannoli (2020). Sensory loss due to object formation, Vision Research, 174, 22-40, 10.1016/j.visres.2020.05.005.

Résumé :
The precision to locate individual features in depth can often be improved by integrating information over space. However, this integration can sometimes be extremely detrimental, as for example in the case of the Westheimer-McKee phenomenon where features are grouped to form an object. We replicate here the known loss of precision in this phenomenon and document an additional loss of accuracy. These detrimental effects are still present when the object is elicited by other principles of organization, including a cross-modal auditory cue. Similar effects of object formation are found on lateral motion sensitivity. We then present a simple probabilistic model based on the integration of estimated depth within an object and propagation of object mean depth and uncertainty back to the elementary features of the object. This propagation of object uncertainty is a hitherto underestimated side-effect of object formation.

Lorenzo Pini, Katia Youssov, Fabio Sambataro, Anne‐Catherine Bachoud‐Levi, Antonino Vallesi, Charlotte Jacquemot (2020). Striatal connectivity in premanifest Huntington disease is differentially affected by disease burden, European Journal of Neurology, 10.1111/ene.14423.

Résumé :
Background: Different amount of cumulative exposure to the toxic mutant form of the huntingtin protein might underlie distinctive pattern of striatal connectivity in premanifest Huntington’s disease (pre‐HD). Aim of this study is to investigate disease burden‐dependent cortical‐ and subcortical‐striatal loops in different pre‐HD stages.
Methods: Sixteen pre‐HD participants and 25 controls underwent magnetic resonance exam to investigate striatal structural and functional connectivity. Pre‐HD individuals were stratified into far and close to disease onset groups according to the disease‐burden score. Cortical‐striatal and subcortical‐striatal functional connectivity was investigated through seed‐ROI and ROI‐to‐ROI approaches, respectively. Integrity of white matter pathways originating from striatal seeds was investigated through probabilistic tractography.
Results: In far‐to‐onset pre‐HD, the left caudate nucleus showed cortical increased functional connectivity in brain regions overlapping with the default mode network, and increased coupling connectivity with the bilateral thalamus. By contrast, close‐to‐onset individuals showed increased fractional anisotropy (and mean diffusivity) in the right caudate nucleus and widespread striatal atrophy. Finally, we reported an association between cortical‐caudate functional connectivity and caudate structural connectivity, although not surviving multiple comparison correction.
Conclusions
Functional reorganization of the caudate nucleus might underlie plasticity compensatory mechanisms which recede as premanifest individuals approach clinical symptoms onset and neurodegeneration.

Jérôme Prado, Jessica Léone, Justine Epinat-Duclos, Emmanuel Trouche, Hugo Mercier (2020). The neural bases of argumentative reasoning, Brain and Language, 208, 104827, 10.1016/j.bandl.2020.104827

Résumé : Most reasoning tasks used in behavioral and neuroimaging studies are abstract, triggering slow, effortful processes. By contrast, most of everyday life reasoning is fast and effortless, as when we exchange arguments in conversation. Recent behavioral studies have shown that reasoning tasks with the same underlying logic can be solved much more easily if they are embedded in an argumentative context. In the present article, we study the neural bases of this type of everyday, argumentative reasoning. Such reasoning is both a social and a metarepresentational process, suggesting it should share some mechanisms, and thus some neural bases, with other social, metarepresentational process such as pragmatics, metacognition, or theory of mind. To isolate the neural bases of argumentative reasoning, we measured fMRI activity of participants who read the same statement presented either as the conclusion of an argument, or as an assertion. We found that conclusions of arguments, compared to assertions, were associated with greater activity in a region of the medial prefrontal cortex that was identified in quantitative meta-analyses of studies on theory of mind. This study shows that it is possible to use more ecologically valid tasks to study the neural bases of reasoning, and that using such tasks might point to different neural bases than those observed with the more abstract and artificial tasks typically used in the neuroscience of reasoning. Specifically, we speculate that reasoning in an argumentative context might rely on mechanisms supporting metarepresentational processes in the medial prefrontal cortex.

Pablo Fernández Velasco, Slava Loev (2020). Affective experience in the predictive mind: a review and new integrative account. Synthese, 10.1007/s11229-020-02755-4

Résumé : This paper aims to offer an account of affective experiences within Predictive Processing, a novel framework that considers the brain to be a dynamical, hierarchical, Bayesian hypothesis-testing mechanism. We begin by outlining a set of common features of affective experiences (or feelings) that a PP-theory should aim to explain: feelings are conscious, they have valence, they motivate behaviour, and they are intentional states with particular and formal objects. We then review existing theories of affective experiences within Predictive Processing and delineate two families of theories: Interoceptive Inference Theories (which state that feelings are determined by interoceptive predictions) and Error Dynamics Theories (which state that feelings are determined by properties of error dynamics). We highlight the strengths and shortcomings of each family of theories and develop a synthesis: the Affective Inference Theory. Affective Inference Theory claims that valence corresponds to the expected rate of prediction error reduction. In turn, the particular object of a feeling is the object predicted to be the most likely cause of expected changes in prediction error rate, and the formal object of a feeling is a predictive model of the expected changes in prediction error rate caused by a given particular object. Finally, our theory shows how affective experiences bias action selection, directing the organism towards allostasis and towards optimal levels of uncertainty in order to minimise prediction error over time.

Pablo Fernández Velasco & Roberto Casati (2020). Subjective disorientation as a metacognitive feeling (2020). Spatial Cognition & Computation , 1, 25, 1387-5868, 10.1080/13875868.2020.1768395

Résumé :
There is a large body of literature on disorientation, ranging from behavioral studies to the analysis of search and rescue operations. However, the subjective side of disorientation remains insufficiently explored and, as a result, there is no unified account of the phenomenon. A working characterization of disorientation is a first step in the direction of this unified account. Through the study of an array of subjective experiences of disorientation, we shall first distinguish between the objective condition of being lost and the subjective condition of disorientation. Our central claim is then that disorientation is a metacognitive feeling. Specifically, we claim that disorientation is a metacognitive feeling of low confidence in the subject’s online system of spatial representation.

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