L’éclairage artificiel nous aurait fait perdre une heure de sommeil. — Ph. youngshanahan / Flickr / CC BY 2.0

On a tendance à penser que notre sommeil est gâché par les écrans, tablettes et autres smartphones qui ont envahi notre quotidien ces dernières années. Pourtant, une étude américaine suggère que l’humanité a déjà perdu une heure de sommeil depuis qu’elle fait appel à l’éclairage artificiel !

Les soirées d’hiver seraient tellement plus courtes sans la possibilité d’allumer un plafonnier ou une lampe de chevet. Et qui peut s’imaginer se réveiller sans allumer la lumière alors qu’il fait encore nuit dehors  ? Appuyer sur un interrupteur nous paraît si naturel qu’on en oublie combien d’heures en plus cela nous permet de nous tenir éveillés.

Pour la première fois, des chercheurs ont évalué, dans des conditions réelles, combien l’accès à l’éclairage artificiel influe sur la durée de notre sommeil. Une équipe interdisciplinaire de biologistes, neuroscientifiques et anthropologues venant de plusieurs universités en Argentine et aux États-Unis a étudié le sommeil et les activités quotidiennes de deux communautés d’indigènes vivant dans le Chaco, une région montagneuse du nord de l’Argentine.

Ces communautés appartiennent toutes deux à l’ethnie Toba (appelée Qom dans leur propre langue), une population de chasseurs-cueilleurs. Séparées de 50 kilomètres seulement, leur mode de vie est en tout point semblable, excepté un facteur de taille : depuis les années 1990, l’une des deux a accès au réseau électrique 24 heures sur 24, tandis que l’autre ne s’éclaire qu’avec la lumière naturelle du soleil.

Afin de traquer l’exposition à la lumière et la durée du sommeil, les participants étaient munis de bracelets-traceurs d’activité. — Ph. © Université de Washington

En présence d’éclairage naturel, les Toba dorment une heure de plus par nuit

Les expérimentateurs ont rendu visite à ces deux populations durant une semaine d’été (en novembre 2012, proche du solstice d’été austral) et une semaine d’hiver (en août 2013, proche cette fois du solstice d’hiver austral). A l’aide de bracelets-traceurs d’activité, l’exposition à la lumière et l’activité de chaque participant était enregistrée, minute par minute. Pour vérifier le bon fonctionnement de ces détecteurs de mouvement, les participants tenaient aussi un journal quotidien où ils inscrivaient l’heure de coucher et de réveil, ainsi que d’éventuelles siestes durant la journée.

Résultats : les habitants du village connecté au réseau électrique dormaient moins que leurs contreparties éclairées naturellement, aussi bien dans la période d’été (moins 43 minutes) qu’en hiver (56 minutes de moins). C’est à dire près d’une heure de sommeil en moins au quotidien ! Dans les deux cas, ceci s’expliquait parce qu’ils allaient se coucher plus tard, alors que l’horaire de réveil restait semblable dans les deux villages. Et les mesures de luminosité l’ont confirmé : la présence de l’éclairage électrique exposait à un plus fort éclairage le soir.

Un bébé Toba/Qom dormant. — Ph. © Université de Washington

Le sommeil reste plus important l’hiver que l’été

D’après les chercheurs, c’est là le signe que l’éclairage artificiel a contribué à modifier le sommeil des sociétés humaines à mesure que l’industrialisation généralisait l’accès à l’électricité. Mais il y a plus : comme ils l’expliquent dans leur article paru dans le Journal of Biological Rythms, la disponibilité de l’éclairage artificiel n’a pas suffi à annuler les changements de besoins en sommeil au cours de l’année.

En effet, dans les deux villages étudiés, on dort plus longtemps l’hiver (près de 10 heures sans éclairage électrique et à peine plus de 9 heures avec l’éclairage électrique), non pas parce qu’on se couche plus tôt, mais parce qu’on se lève plus tard.

Ainsi, les chercheurs avancent que l’humanité ne s’est pas affranchie des différences saisonnières dans les cycles du sommeil, bien au contraire. Les besoins en sommeil seraient plus importants l’hiver… alors que l’éclairage artificiel empêche en partie de les satisfaire. Et ceci serait d’autant plus vrai dans des latitudes où la durée du jour est beaucoup plus courte l’hiver que l’été, comme dans le nord de l’Europe. Tandis que dans la région d’étude, le Chaco, située en zone subtropicale, l’ensoleillement ne varie que de 3 heures entre le solstice d’hiver et d’été.

—Fiorenza Gracci

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Les souvenirs positifs libèrent de la dépression, du moins chez les souris (Moyan Brenn via Flickr CC BY 2.0)

Cette recherche se distingue autant par ses résultats que par les moyens expérimentaux qui les ont amenés. A savoir : en allumant une petite lumière implantée dans le cerveau d’une souris, via une fibre optique, des scientifiques ont découvert des circuits cérébraux liés à la dépression et trouvé la manière dont de bons souvenirs peuvent court-circuiter une dépression durablement.

Ici, les résultats sont la découverte de cette circuiterie cérébrale qui lie la mémoire et la dépression, et la nouvelle piste thérapeutique qu’elle ouvre pour les humains. Les moyens expérimentaux, eux, sont l’utilisation d’une impulsion lumineuse dans le cerveau des souris pour activer artificiellement – et donc rendre observable – le fonctionnement de ce circuit. Si l’on pouvait mesurer l’esthétique d’une recherche, celle-ci serait certainement qualifiée de très belle.

 Les bons souvenirs contre la dépression

En résumé, comme l’explique l’article publié dans la revue Nature, des souris présentant les signes d’une dépression – que les chercheurs avaient induite en les soumettant à une situation de fort stress (dépression dite réactive) – ont vu leur optimisme revenir grâce à l’évocation d’un souvenir positif – une évocation mémorielle provoquée artificiellement à l’aide d’une impulsion lumineuse transmise à leur cerveau par une fibre de verre.

Pour être bien clairs, précisions qu’il ne s’agit pas de développer un traitement contre la dépression impliquant l’implantation de fibres de verre dans la tête de patients humains. Cet aspect de la manip sur les souris a servi seulement à tester l’hypothèse des chercheurs et à découvrir les circuits neuronaux impliqués.

Rendre les neurones sensibles à la lumière

Pour cela les chercheurs, une équipe nippo-américaine impliquant le Massachusetts Institute of Technology (MIT) et l’Institut de recherche scientifique japonais RIKEN, se sont servis de la nouvelle méthode d’optogénétique consistant à greffer, dans les cellules nerveuses, des gènes qui s’activent grâce à de la lumière (via des virus modifiés injectant ces gènes dans les cellules ciblées).

Schéma expliquant le principe de l’optogénétique (MCLAC via Wikicommons CC0)

Concrètement, les scientifiques ont créé des bons souvenirs chez des souris mâles en les mettant en présence de femelles. Plus tard, ces mêmes rongeurs ont été exposés à des situations stressantes (privations) au point de les rendre déprimés – dans le modèle animal de la souris, la dépression se mesure à l’apathie, le manque d’entrain et la passivité (ainsi qu’à certains marqueurs physiologiques).

Allumer l’interrupteur des bons souvenirs

Ces souris avaient préalablement été traitées par optogénétique : les neurones de l’aire du gyrus denté, situé dans le lobe limbique du cortex cérébral au-dessus de l’hippocampe, avaient reçu leur « injection » de gènes photosensibles. En effet, cette aire est connue pour stocker les souvenirs récents. Des fibres optiques avaient également été implantées dans leur cerveau afin de transporter le signal lumineux depuis l’extérieur jusqu’au gyrus.

Quand les chercheurs ont allumé le signal, les souris déprimées ont vu leur mal-être disparaître (ce que l’on mesure à leur comportement) car les neurones ciblées avaient réactivé le bon souvenir. Les chercheurs ont aussi observé que deux autres aires non traitées génétiquement, les aires nommées BLA et NAcc, s’activaient quasi-simultanément, dessinant alors un circuit non encore connu lié de toute évidence à la remémoration de souvenirs positifs et agissant contre la dépression.

Une belle promesse pour les humains

Conclusion : vu que le circuit découvert chez les souris est transposable aux humains (c’est toute la puissance des modèles animaux), les chercheurs ont démontré le rôle des souvenirs positifs actifs sur les dépressions réactives et localisé les aires en jeu dans ce processus guérison.

Reste maintenant à trouver un moyen moins intrusif pour activer chez les humains ce circuit, par la pharmacologie ou les méthodes cognitivo-comportementales, afin de confirmer que le modèle s’y applique effectivement – et également se servir d’autres souvenirs que ceux de femelles (la plupart des signataires de l’article étant des hommes, ceci explique peut-être cela). La psychiatrie disposera alors d’une nouvelle arme pour combattre la maladie du siècle.

Román Ikonicoff

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Vénus a presque la même taille et la même masse que la Terre. Mais son atmosphère épaisse de gaz carbonique et sa proximité au Soleil ont emballé un effet de serre qui porte aujourd’hui sa température moyenne à 465 °C. La surface de la planète est invisible, cachée par cent kilomètres de brume et de nuages. Seuls les radars, et dans une moindre mesure les caméras infrarouges, permettent de voir ce qui se passe à la surface de la planète. Photo Venus Express, ESA.

C’est la planète des enfers, un monde d’une hostilité absolue, inouïe, caché par un voile éternel de nuages, et qui porte bien mal son nom de déesse de la beauté et de l’amour. Si les Anciens, qui ont baptisé la seconde planète à partir du Soleil, avaient su ce qu’est en réalité ce monde, ils l’auraient probablement appelé Pluton…
Vénus, jusqu’au début du XX e siècle, a été considérée comme une sœur jumelle de la Terre, une planète accueillante, vivante, luxuriante, même. Même taille ou presque, même masse approximativement, une atmosphère, comme notre planète : Vénus ne semblait différer de la Terre que par sa distance moyenne au Soleil, 108 millions de kilomètres, contre 149,6 millions de kilomètres pour la planète bleue… On ne savait rien de plus d’elle, alors les astronomes projetaient leur désir d’y voir, comme la Terre, une planète habitable, une planète habitée…
Las ! Une quinzaine de sondes spatiales, lancées à la fin du XX e siècle, ont refroidi les ardeurs. Vénus est la planète la plus hostile du système solaire. Une atmosphère épaisse, brûlante, composée de dioxyde de carbone (le gaz carbonique, CO2) principalement, un paysage plongé dans un crépuscule perpétuel, noyé dans la brume, surchauffé, battu par des pluies d’acide sulfurique… La température, à la surface de Vénus, ne change pratiquement pas, nuit et jour : 465 °C en moyenne, un record, dans le système solaire.

Le paysage vénusien, photographié le 5 mars 1982 par la sonde soviétique Venera 14. La sonde a résisté 57 minutes aux conditions effroyables de pression, de température et de corrosion de la planète. La sonde a mesuré la température (457 °C), analysé la nature du sol, a pris quelques images, a transmis ses informations vers la Terre et s’est tue. Photo Russian Academy of Sciences/Ted Stryk.

La surface de Vénus est une immense plaine de lave solidifiée, ponctuée de grands édifices volcaniques aux formes étranges, érodées, arrondies, déformées, peut-être, par la plasticité du sol porté à de hautes températures. Une surface remarquablement jeune, presque dénuée de cratères d’impacts ! En absence de tectonique des plaques, comme sur Terre, les planétologues supposent que Vénus est une cocotte-minute géante : elle accumule une énergie interne colossale sous sa croûte, et, régulièrement, tous les trois cents ou cinq cents millions d’années, elle libère cette énergie sous forme d’épisodes de volcanisme globaux, à l’échelle planétaire.

Une autre image du paysage vénusien, photographié le 5 mars 1982 par la sonde soviétique Venera 14. Aucune sonde ne s’est posée sur Vénus depuis 33 ans, quand Mars est arpentée en tous sens par des sondes des années durant, depuis une quinzaine d’années… N’est-il pas temps de renvoyer des robots sur la mystérieuse et fascinante Vénus ? Photo Russian Academy of Sciences/Ted Stryk.

De fait, aucune éruption volcanique contemporaine n’avait jusqu’ici été détectée sur Vénus. Ni les huit sondes soviétiques qui sont parvenues jusqu’au sol, ni la demie douzaine de satellites soviétiques, américains et européen en orbite, Venera 15 et 16, Vega, Pioneer Venus, Magellan, Venus Express, n’ont rien vu, handicapés, il est vrai, par une atmosphère opaque, épaisse de près de cent kilomètres… Pourtant, un indice laissait à penser que cette activité volcanique, même discrète, existait bel et bien : durant sa mission, entre 2006 et 2014, la sonde européenne Venus Express a enregistré dans l’atmosphère vénusienne une brusque augmentation de la quantité de dioxyde de soufre (SO2). C’était en 2008, et cette brutale injection de SO2 dans l’atmosphère est un indice fort d’une éruption volcanique. Puis, l’an dernier, des chercheurs ont annoncé officieusement avoir découvert des points chauds sur Vénus. Date de l’observation ? Juin 2008…

Cette observation est décisive : alors que la camera VRM (Venus Monitoring Camera) mesure en infrarouge la température du sol de Vénus, en 2008, elle détecte un point chaud à la surface, dont l’emplacement ne varie pas, contrairement aux structures nuageuses. Deux autres points chauds dans cette même région vénusienne confirment l’activité volcanique de Vénus. Sur cette série d’images infrarouges, le point chaud (object A) apparaît le 22 juin, est mesuré le 24 à sa température maximale de 830 °C, puis, en octobre 2008, il a disparu. Photos ESA.

Aujourd’hui, c’est officiel : dans un article publié dans la revue Geophysical Research Letters, Eugene Shalygin, Wojciech Markiewicz et leurs collaborateurs détaillent l’observation de ces trois points chauds découverts dans la région de Ganis Chasma, un réseau de fractures jouxtant la plaine de Ganiki, et situé non loin des grands volcans Ozza Mons et Maat Mons. L’analyse des données a été très longue et complexe, car il était difficile pour les chercheurs de discriminer les contributions infrarouges du sol de celles des nuages de Vénus. Mais cette fois-ci, l’Agence spatiale européenne (ESA) semble sûre d’elle : sa sonde Venus Express a bien découvert « les preuves d’une activité volcanique actuelle sur Vénus »… En effet l’un des points chauds découverts par Venus Express est visible sur plusieurs enregistrements de la sonde, il ne s’agit donc pas d’une erreur aléatoire de mesure, ni d’une structure atmosphérique. Sa température est très supérieure à celle du sol : 830 °C environ ! Sur Terre les coulées de lave sont portées à des températures de 700 °C à 1200 °C…
Conclusion de Hakan Svedhem, membre de l’équipe scientifique de Venus Express : « Il semble bien que nous puissions finalement inclure Vénus dans le petit club des mondes volcaniques actifs du système solaire ». Petit club ? Oui, seules la Terre et Io connaissent actuellement des éruptions volcaniques quotidiennes…
Serge Brunier

Voilà ce qu’imagine un réseau de neurones artificielles quand on lui montre une image faite de pixels aléatoires (image : Google)

C’est un carnaval d’inventions visuelles créées par un système d’intelligence artificielle, plus étranges les unes que les autres, que les chercheurs de Google ont révélé dans leur Blog… Il s’agit tout simplement des « pensées intérieures » d’un réseau de neurones artificiel conçu pour la reconnaissance automatique des images.

Outre l’aspect esthétique qu’elles revêtent à nos yeux, ces « créations » exposent au grand jour la manière dont ce type de système forme des « concepts » à partir des myriades d’images que les chercheurs leurs soumettent durant la phase dite d’apprentissage.

Un système d’intelligence artificielle qui joue les artistes

De fait, les informaticiens adorent jouer avec leurs systèmes en les poussant dans leurs retranchements, non sans arrière-pensée scientifique… Ici, le questionnement de départ des chercheurs de Google était le suivant : que se passe-t-il quand on montre à un système de reconnaissance visuelle surentrainé une image sans aucun sens (pixels générés de manière aléatoire) ? – ceci pour l’aspect jeu. Et : que nous apprend le résultat sur le fonctionnement interne de ces systèmes ?- cela pour l’aspect scientifique.

Là où il n’y a que du bruit (aléatoire), le système voit des bananes cubistes (crédit : Google).

En substance, la manip décrite dans le blog de Google (adossée à quelques articles plus techniques versés dans le site arXiv.com) a été la suivante : d’abord les chercheurs ont appris à leur réseau de neurones artificielles à plusieurs couches (plus d’une dizaine) à reconnaître des images via un entrainement sur plusieurs millions de photos extraites d’une base de données.

Comment le système crée des concepts

Cet aspect préparatoire est « surveillé » : le système est censé identifier dans les photos les objets représentés (table, oiseau, banane, etc.), voire identifier la scène globale représentée. A ce stade, les chercheurs aident le système à bien fonctionner en lui indiquant à la fin de chaque itération quels sont les bonnes réponses – ce que le système intègre en ajustant ses millions de paramètres intérieurs (tout ce processus est automatisé).

Ainsi, le système enregistre dans ses paramètres un schéma général (probabiliste) de ce qu’est une table, un oiseau, une banane, par-delà leurs caractéristiques particulières – couleur, orientation, forme, hauteur, etc. On dit qu’ils forment des « concepts » abstraits pour chaque objet, concepts qui sont invisibles aux yeux des opérateurs car inscrits sous forme numérique sur l’ensemble des neurones du système.

 Un horizon devient une pagode, un arbre se métamorphose en cathédrale

Puis vient la phase d’expérimentation elle-même. Si le cas de l’image aléatoire est le clou du spectacle, en réalité les chercheurs ont procédé à plusieurs types tests. Par exemple, ils ont montré une photo de nuages au système en ayant pris soin préalablement de l’entrainer préférentiellement sur des images d’animaux (entrainement orienté). Ils ont alors « obligé » le système à identifier la scène c’est-à-dire à l’associer aux concepts formés durant l’entrainement, puis lui ont demandé de rectifier l’image en y imprimant le résultat de leur analyse, comme le montre la figure ci-dessous (pour une meilleure définition, voir la galerie de Google). Surprise : le ciel nuageux s’est peuplé de drôles d’oiseaux représentant la meilleure solution probabiliste liée simultanément à l’image vue et au concept interne d’ »oiseau ».

Que voit dans le ciel un système entrainé à reconnaitre des oiseaux ? De drôles d’oiseaux (crédit : Google).

Autres étranges créatures « imaginées » par le système (crédit : Google).

Les autres expériences sont du même acabit : un entrainement légèrement orienté et une image formée d’objets inconnus ou peu connus du système. Pour certains, une étape supplémentaire a été ajoutée : réinjecter le résultat de l’analyse comme s’il s’agissait de la photo originale pour pousser le système à s’enferrer chaque fois plus dans sa propre interprétation de l’image – cette boucle étant répétée plusieurs fois. Résultat (voir figures ci-dessous) : un horizon est devenu des tours et des pagode, un arbre s’est métamorphosé en une cathédral, une feuille a engendré une sorte de poule-insecte… Enfin, ils ont demandé au système de s’exercer sur des images aléatoires. Résultat artistique assuré !

Un horizon, un arbre et une feuille interprétés par un système sur-entraîné (crédit : Google).

 Cela éclaire-t-il nos propres processus de création ?

La manip est amusante, et le résultat mérite d’être montré au grand public curieux. Mais nous apprend-t-elle quelque chose d’intéressant ? D’un point de vue technique, elle éclaire le fonctionnement interne des réseaux de neurones et comment ils forment des concepts, et plus généralement comment « pensent » ces IA – car s’ils sont une création humaine, leur fonctionnement interne (soit les intermédiaires de calcul) sont à nos yeux des « boites noires » dont on n’appréhende que le résultat à cause des millions et milliards de calculs qu’on ne peut pas suivre pas à pas.

D’un point de vue plus général, les chercheurs de Google suggèrent qu’ils pourraient éclairer les processus créatifs chez les humains, ce à cause des formes originales, jamais vues durant l’entrainement. Cette idée est d’autant plus séduisante que les réseaux de neurones artificiels sont, comme leur nom l’indique, inspirés du vivant.

Google maître de l’expressionnisme ? (Crédit : Google)

Mais du fait que cette inspiration découle d’une interprétation très libre, partielle et réductionniste du mode de fonctionnement de nos propres circuits neuronaux (dont on ignore encore bien des choses), elle ne semble pas plus éclairer les processus de création humaine – sauf preuve scientifique du contraire –  que ne le ferait un dessin résultant du passage sur une feuille blanche d’un chat dont on aurait (nous humains) attaché à sa queue un pinceau gorgé de peinture. Les mots « concept » ou « neurone » utilisés pour ces réseaux, qui sont des conventions adoptés par le domaine de l’IA, ne doivent pas nous faire prendre des vessies pour des lanternes, ni des nuages pour des oiseaux.

Román Ikonicoff

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Le hasard ou l’aléatoire est une propriété de notre monde qu’il est bien difficile à appréhender (Ph. Gaz via Wikicommons CC BY-SA 3.0)

La réponse paraît évidente : oui ! Il suffit de battre un jeu de cartes, ou de lancer un dé. La valeur de la carte au sommet de la pile ou la face supérieure du dé sont d’authentiques nombres aléatoires, au sens où il est impossible de les connaître à l’avance.

La qualité première d’un nombre aléatoire est d’être produit avec la même fréquence d’apparition que n’importe quel autre nombre parmi ceux au sein desquels s’effectue le tirage “au hasard”. Une règle d’“uniformité” qui se double, lorsqu’il s’agit de produire une séquence de nombres, par un impératif d’indépendance : l’apparition de chacun ne doit avoir aucun lien avec l’apparition d’aucun de ses prédécesseurs ou successeurs.

Le hasard : une opération fastidieuse

Sauf que lancers de dés et jeux de cartes ont un défaut : produire, ne serait-ce qu’une série de quelques dizaines de chiffres, devient très vite fastidieux. Inutilisable pour répondre à l’usage intensif du hasard au cœur d’activités comme l’industrie du jeu, la simulation de modèles complexes (météorologie, diffusion de virus, collisions de particules) et, surtout, la cryptographie.

De fait, crypter un message, c’est le transformer en une suite de caractères indéchiffrables pour un éventuel espion. Et pour s’assurer qu’aucun espion ne pourra décoder le message chiffré, l’idée est d’utiliser une “clé” de cryptage : une longue série de nombres aléatoires. Chaque caractère du message est alors transformé en un autre, par une opération mathématique prenant comme point de départ la suite aléatoire que représente la clé. Le message devient dès lors illisible, sauf pour le destinataire à qui a été transmise la clé et qui peut donc réaliser l’opération inverse.

Le hasard est un problème pour les ordinateurs

La production industrielle de hasard utilise donc de puissants ordinateurs. Solution étrange, quand on songe que l’informatique repose sur des machines bêtement déterministes, produisant des résultats attendus selon des calculs programmés.

Peut-on produire ainsi une “clé” vraiment aléatoire ? En théorie, non. En pratique, il faut donc se contenter de “pseudo-hasard”. De “simples” fonctions mathématiques suffisent à produire des séquences aléatoires assez longues pour qu’il soit impossible d’établir un lien entre le nombre de départ et le nombre obtenu.

Plusieurs types de hasard

Au point que le “pseudo-hasard” ressemble alors furieusement à sa version idéale : l’algorithme appelé “Mersenne Twister” donne des séquences démesurément grandes avant qu’elles ne commencent à se répéter : jusqu’à “219 937 – 1” nombres d’affilée (soit 4,315 suivi de plus de 6 000 zéros !). Inaccessible aux pirates… mais pas de quoi rivaliser avec la pureté hasardeuse d’un lancer de dés. D’autres générateurs, plus rarement utilisés, s’approchent cependant de cette qualité de hasard. Et, pas de mystère : l’informatique ne suffit pas. Ces systèmes s’appuient sur la mesure de phénomènes physiques, chaotiques ou quantiques.

Les phénomènes chaotiques sont le résultat d’événements dont on connaît, en théorie, la cause, mais dont l’état à l’instant “t”, dépendant de trop nombreux paramètres, échappe au calcul. Ils garantissent donc un signal imprévisible. La société Random.org utilise par exemple les signaux reçus par une antenne de radio, amplifiant le bruit électromagnétique produit dans l’atmosphère par les éclairs, pour produire des séries de nombres authentiquement aléatoires.

La physique quantique à la rescousse des ordinateurs

Les phénomènes quantiques, eux, sont fondamentalement indéterminés : avant qu’on mesure une de ses caractéristiques, un photon ou un atome ne se trouve dans aucun état précis. Une aubaine pour les cryptologues. Une équipe internationale de physiciens a ainsi montré, en avril dernier, qu’il était possible, en mesurant l’état quantique de deux atomes d’ytterbium émettant des photons, de produire des séquences de plusieurs dizaines de nombres purement aléatoires.

Un résultat modeste quant à la “quantité de hasard produite”, mais remarquable quant à la “pureté” du hasard issu d’un dispositif artificiel.

F.L.

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Pour maintenir la concentration face aux distractions, le cerveau mobilise le cortex préfrontal. – Ph. Stemonx via Flick / CC BY 2.0

Lorsqu’on est concentré, il est parfois agaçant d’être interrompu. Car les distractions interfèrent avec la mémoire de travail du cerveau. Mais pas toutes de la même manière… Pourquoi le bruit d’un marteau piqueur empêche-t-il plus de réfléchir qu’une mélodie à la radio ?

Des chercheurs espagnols viennent de montrer que si la distraction est désagréable (suscitant une émotion négative), le cerveau mobilise, pour rester concentré, des circuits particuliers — ce qui n’est pas le cas si la distraction est agréable ou neutre.

L’équipe, formée par des psychologues et neuroscientifiques de l’université complutense de Madrid, a mis en lumière les trois phases de ce processus de distraction… qui ne dure par plus d’une seconde dans le cerveau ! Leurs résultats dévoilent que le cerveau réagit plus intensément lorsqu’il doit faire face à une distraction négative. Comme s’il était plus facile de rester concentré si on est interrompu par quelque chose d’agréable ou de neutre.

Une tâche simple : reconnaître un visage… suite à une petite distraction

Comment les chercheurs ont-il procédé ? Ils ont recruté 19 participants parmi les étudiants de l’université et les ont soumis à une magnétoencéphalographie (MEG). Soit une sorte d’électroencéphalogramme, où des magnétomètres remplacent les électrodes placées sur le cuir chevelu. Ces outils, qui se présentent comme un gros casque, mesurent cette fois les champs magnétiques résultant de l’activité électrique des neurones du cerveau.

Avantage par rapport à l’IRM fonctionnelle : cette technique permet de suivre l’activité du cerveau en temps réel, avec une très grande résolution temporelle, de l’ordre des millisecondes. C’est à dire qu’elle enregistre les variations d’activité des neurones avec une grande finesse et rapidité, décelant des processus qui échappent à des mesures faites, par exemple, par l’IRM ou le PET-Scan.

Alors qu’ils étaient coiffés d’un casque MEG, les participants devaient exécuter une tâche simple : reconnaître un visage. Deux photos de visages côte à côte leur étaient présentées pendant 2 secondes et, après quatre secondes d’intervalle, une photo d’un visage apparaissait à nouveau à l’écran pendant 1,5 seconde. Il fallait reconnaître s’il s’agissait d’un des deux visages précédents.

Seulement, il y avait une difficulté : pendant l’intervalle, alors que le participant essayait de mémoriser les visages vus, une image « distrayante » apparaissait à l’écran durant 2 secondes. Il s’agissait d’une photo (parmi un lot de 144 couramment utilisées dans les tests cognitifs de ce type) évoquant soit une émotion agréable, soit désagréable, soit neutre. Tout ce déroulé était exécuté 96 fois de suite.

Le cortex préfrontal est la clé du contrôle des distractions

Résultats : la magnétoencéphalographie a montré que le cerveau réagit à la distraction émotive par le cortex préfrontal. Grâce à des études précédentes, on sait que cette structure, placée à l’avant du cerveau (juste derrière le front et les yeux), joue un rôle clé pour maintenir la concentration et ne pas se laisser emporter par les émotions.

Lors de cette expérience, les chercheurs ont identifié trois phases de réaction. Tout d’abord, aussi rapidement que 70 à 130 millisecondes après la photo distrayante, le cortex préfrontal s’active, détectant le stimulus. Ensuite, il s’allume à nouveau entre 280 et 320 millisecondes, puis entre 360 et 455 millisecondes après le stimulus distrayant.

Or, à ces trois moments, les chercheurs ont remarqué que l’activation concernait des aires plus étendues lorsque l’émotion distrayante était désagréable… comme si maintenir la concentration demandait plus de ressources cérébrales dans face à des émotions négatives. Pour preuve, plus l’activation dans ces aires (cortex préfrontal dorsolatéral, médial et cortex orbitofrontal) était intense chez un participant, mieux il arrivait à reconnaître le visage qui lui était présenté après la distraction.

D’après les chercheurs, ces résultats suggèrent que pour maintenir la concentration, le cerveau doit immédiatement capter la teneur d’un stimulus distrayant et le maintenir sous contrôle grâce au cortex préfrontal. Ce qui n’est pas une mince affaire, étant donné que les informations émotives provoquent une grande réaction du cerveau, et sont plus facilement retenues en mémoire. Pas étonnant, vu que la survie d’un individu peut parfois dépendre de ce type d’informations… surtout si elles sont chargées négativement, comme dans le cas d’une agression.

—Fiorenza Gracci

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Pour maintenir la concentration face aux distractions, le cerveau mobilise le cortex préfrontal. – Ph. Stemonx via Flick / CC BY 2.0

Lorsqu’on est concentré, il est parfois agaçant d’être interrompu. Car les distractions interfèrent avec la mémoire de travail du cerveau. Mais pas toutes de la même manière…

Des chercheurs espagnols viennent de montrer que si la distraction est désagréable (suscitant une émotion négative), le cerveau mobilise, pour rester concentré, des circuits particuliers — ce qui n’est pas le cas si la distraction est agréable ou neutre.

L’équipe, formée par des psychologues et neuroscientifiques de l’université complutense de Madrid, a mis en lumière les trois phases de ce processus de distraction… qui ne dure par plus d’une seconde dans le cerveau ! Leurs résultats dévoilent que le cerveau réagit plus intensément lorsqu’il doit faire face à une distraction négative. Comme s’il était plus facile de rester concentré si on est interrompu par quelque chose d’agréable ou de neutre.

Une tâche simple : reconnaître un visage… suite à une petite distraction

Comment les chercheurs ont-il procédé ? Ils ont recruté 19 participants parmi les étudiants de l’université et les ont soumis à une magnétoencéphalographie (MEG). Soit une sorte d’électroencéphalogramme, où des magnétomètres remplacent les électrodes placées sur le cuir chevelu. Ces outils, qui se présentent comme un gros casque, mesurent cette fois les champs magnétiques résultant de l’activité électrique des neurones du cerveau.

Avantage par rapport à l’IRM fonctionnelle : cette technique permet de suivre l’activité du cerveau en temps réel, avec une très grande résolution temporelle, de l’ordre des millisecondes. C’est à dire qu’elle enregistre les variations d’activité des neurones avec une grande finesse et rapidité, décelant des processus qui échappent à des mesures faites, par exemple, par l’IRM ou le PET-Scan.

Alors qu’ils étaient coiffés d’un casque MEG, les participants devaient exécuter une tâche simple : reconnaître un visage. Deux photos de visages côte à côte leur étaient présentées pendant 2 secondes et, après quatre secondes d’intervalle, une photo d’un visage apparaissait à nouveau à l’écran pendant 1,5 seconde. Il fallait reconnaître s’il s’agissait d’un des deux visages précédents.

Seulement, il y avait une difficulté : pendant l’intervalle, alors que le participant essayait de mémoriser les visages vus, une image « distrayante » apparaissait à l’écran durant 2 secondes. Il s’agissait d’une photo (parmi un lot de 144 couramment utilisées dans les tests cognitifs de ce type) évoquant soit une émotion agréable, soit désagréable, soit neutre. Tout ce déroulé était exécuté 96 fois de suite.

Le cortex préfrontal est la clé du contrôle des distractions

Résultats : la magnétoencéphalographie a montré que le cerveau réagit à la distraction émotive par le cortex préfrontal. Grâce à des études précédentes, on sait que cette structure, placée à l’avant du cerveau (juste derrière le front et les yeux), joue un rôle clé pour maintenir la concentration et ne pas se laisser emporter par les émotions.

Lors de cette expérience, les chercheurs ont identifié trois phases de réaction. Tout d’abord, aussi rapidement que 70 à 130 millisecondes après la photo distrayante, le cortex préfrontal s’active, détectant le stimulus. Ensuite, il s’allume à nouveau entre 280 et 320 millisecondes, puis entre 360 et 455 millisecondes après le stimulus distrayant.

Or, à ces trois moments, les chercheurs ont remarqué que l’activation concernait des aires plus étendues lorsque l’émotion distrayante était désagréable… comme si maintenir la concentration demandait plus de ressources cérébrales dans face à des émotions négatives. Pour preuve, plus l’activation dans ces aires (cortex préfrontal dorsolatéral, médial et cortex orbitofrontal) était intense chez un participant, mieux il arrivait à reconnaître le visage qui lui était présenté après la distraction.

D’après les chercheurs, ces résultats suggèrent que pour maintenir la concentration, le cerveau doit immédiatement capter la teneur d’un stimulus distrayant et le maintenir sous contrôle grâce au cortex préfrontal. Ce qui n’est pas une mince affaire, étant donné que les informations émotives provoquent une grande réaction du cerveau, et sont plus facilement retenues en mémoire. Pas étonnant, vu que la survie d’un individu peut parfois dépendre de ce type d’informations… surtout si elles sont chargées négativement, comme dans le cas d’une agression.

—Fiorenza Gracci

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• Colorier est-il vraiment bon pour le stress ? — S&V n°1173 – 2015. Les activités stimulant le cortex préfrontal permettent aussi de… déstresser !

• La science des cauchemars : d’où ils viennnent et ce qu’ils disent de nous — S&V n°1162 – 2014. Le cortex préfrontal intervient aussi dans la régulation des émotions au cours des cauchemars.