104 – Les oscillations du cerveau (généralisation)

Peut-on appliquer le modèle de Stassinopoulos et Bak non pas au cerveau d’un animal comme le font les auteurs, mais au « cerveau global » que forme une société humaine dont les invidus seraient les neurones? Je propose de décrire les cycles de ces cerveaux de la manière dont nous avons décrit les cycles économiques, c’est-à-dire à l’aide de deux paramètres équivalents l’un à une pression et l’autre à une température. Ces paramètres et leur signification sont résumés dans le tableau suivant:

Discipline Pression 1/Température
Biologie (cerveau animal) Intensité des connections Seuil des connections
Économie (cerveau global) Intensité des besoins (demande) Seuil des prix (offre)
Sociologie (cerveau global) Intensité des collaborations Seuil des collaborations

Dans tous les cas il s’agit d’une structure dissipative qui s’auto-organise pour optimiser sa dissipation d’énergie. Un cerveau animal s’auto-organise pour optimiser son apport de nourriture. Une économie s’auto-organise pour optimiser sa production de biens et services (PIB). Une société s’auto-organise pour optimiser ses conditions de vie.

Comme toute structure dissipative on s’attend à ce qu’elle décrive des cycles de Carnot avec montée en «température» correspondant à une phase motrice, puis refroidissement avec retour vers un nouveau point de départ (voir billet 94). Typiquement, chacun de ces deux temps se divise en une partie isotherme et une partie adiabatique (sans échange de chaleur), soit en tout 4 phases résumées dans le tableau suivant, avec l’état correspondant des connections (intensités et seuils).

Phase Intensités Seuils
Détente isotherme Décroissantes Bas
Détente adiabatique Basses Croissants
Compression isotherme Croissantes Élevés
Compression adiabatique Élevées Décroissants

L’identification proposée pour les différentes phases est résumée dans le tableau suivant:

Phase Cerveau animal Société/économie
Détente isotherme Travail/faim Expansion
Détente adiabatique Détente/satiété Stagflation
Compression isotherme Sommeil lent Effondrement
Compression adiabatique Sommeil paradoxal Dépression

Le point de départ, facile à identifier, est le début de la phase de compression isotherme. Dans le cas d’un moteur thermique, la pression et la température du fluide sont à leur point le plus bas. Le fluide est en contact avec une source froide et on commence à le comprimer.

Dans le cas d’un réseau neuronal, l’intensité des connections est à son point le plus faible et les seuils à leur point le plus élevé de sorte que le réseau ne percole pas. Il tente de s’organiser comme un cristal que l’on refroidi, alors que la chaleur latente de réorganisation est évacuée vers la source froide. L’intensité des connections augmente progressivement, mais les seuils élevés des connections rendent difficile l’établissement de nouvelles connections.

Dans le cas du cerveau, cela implique une perte de conscience et un arrêt des mouvements. Toute activité musculaire consciente cesse. Seules subsistent les activités inconscientes indispensables à la survie telles que la respiration ou les mouvements du cœur.

En économie, cela correspond à un effondrement économique le long de ce que Ugo Bardi a appelé la « falaise de Sénèque ». Elle est caractérisée par une diminution brutale de la production industrielle. L’offre est à son point le plus bas, tandis que la demande incite la société à se réorganiser.

La phase suivante est la phase de compression adiabatique. Dans le cas d’un réseau neuronal, l’intensité des connections reste élevée, tandis que les seuils diminuent facilitant l’établissement de nouvelles connections. La baisse des seuils correspond à une remontée en température. Celle-ci va faciliter la reprise de l’activité et permettre une réorganisation du réseau.

Dans le cas du cerveau, son activité reprend, mais les seuils restent élevés. C’est la phase durant laquelle on rève. Les premiers mouvements mécaniques apparaissent, notamment des mouvements oculaires, mais ils restent inconscients. C’est la phase dite du sommeil paradoxal.

Dans le cas d’une société ayant subi un effondrement économique, la pression de la demande est à son maximum. La société cherche activement à se réorganiser, mais l’offre reste faible. C’est une phase chaotique à laquelle Turchin et Nefedov ont donné le nom de phase de «dépression».

Après deux phases de compression successives, viennent les phases de détente. Dans une machine thermique, la pression est à son maximum et le mouvement du piston s’inverse.

Dans le cas d’un réseau neuronal, les seuils sont maintenant suffisamment bas pour que le réseau neuronal percole. C’est le réveil. On entre dans la phase de détente isotherme durant laquelle le système reçoit un apport de calories. Initialement élevée, l’intensité des connections va peu à peu diminuer, ce qui correspond à une baisse progressive de la pression.

Dans le cas d’un cerveau animal, ce dernier a faim et part à la chasse. L’apport de nourriture maintient l’intensité des connections en le confortant dans son activité.

Dans le cas d’une société, c’est le réveil économique. La production reprend. La satisfaction encourage les collaborations maintenant leur intensité élevée ce qui crée de l’activité et de l’emploi. De nouveaux produits apparaissent sur le marché à des prix abordables comparés aux salaires, ce qui maintient les seuils bas. C’est la phase dite d’expansion.

Dans tout moteur thermique, la course du piston est limitée par l’environnement. Tandis que le contact avec la source chaude cesse, la détente va se poursuivre, mais de façon adiabatique, jusqu’à ce que le piston s’arrête.

Dans le cas d’un réseau neuronal, l’intensité des connections a fortement diminué tandis que les seuils croissent. Le réseau a de plus en plus de difficultés à percoler.

Dans le cas d’un cerveau animal, l’intensité des connections diminue jusqu’au moment où, rassasié, l’animal s’endort.

En économie, on entre dans la phase dite de stagflation. La compétition devient de plus en plus sévère. Elle tend à se substituer à la collaboration. La production économique a des difficultés à se maintenir jusqu’à ce qu’un effondrement se produise. C’est le point d’où nous sommes partis.

Il s’agit bien d’un processus cyclique très général, formellement semblable à celui d’une machine à vapeur.


2 réflexions au sujet de « 104 – Les oscillations du cerveau (généralisation) »

  1. La machine à vapeur est un dispositif d’entretien d’oscillations par un flux continu. A ce titre il est parfaitement naturel de la considérer comme une structure dissipative dans le cadre de la thermodynamique hors d’équilibre.

    Selon moi les analogies que vous faites avec la biologie, l’économie et la sociologie sont beaucoup trop belles pour être fausses; elles sont donc vraies. Cependant j’ai personnellement peine à imaginer que la thermodynamique joue dans l’affaire un rôle fondamental.

    Dans « Esquisse d’une Sémiophysique » (pp. 63 et 64) René Thom (re)fait « la théorie du lien entre la catastrophe fronce et ces dispositifs d’entretien d’oscillations par un flux continu », prenant pour illustration le mouvement d’une roue de moulin, technologie plus ancienne que celle de la machine à vapeur. Mais sans doute aurez-vous peine, à votre tour, à accepter que les mathématiques puissent jouer en l’affaire un rôle princeps.

    Vous écrivez: « Dans tous les cas il s’agit d’une structure dissipative qui s’auto-organise pour optimiser sa dissipation d’énergie. Un cerveau animal s’auto-organise pour optimiser son apport de nourriture. Une économie s’auto-organise pour optimiser sa production de biens et services (PIB). Une société s’auto-organise pour optimiser ses conditions de vie. »
    Il est difficile de ne pas voir le caractère finaliste de ce qui précède, en particulier dans le cas de l’économie (capitatiste?) et le cas des sociétés humaines! Ce sont d’ailleurs ces analogies qui ont amené Thom à avoir une vision lamarckienne (la fonction crée l’organe) de l’évolution biologique*.

    Thom considère une « duplication du cycle d’hystérésis par activité finalisée » (ES pp. 66 et 67). Il illustre avec l’invention de l’instrument comme prolongation de l’organe (ES pp. 72 à 75). Pour franchir les barrières de potentiel il invoque un mystérieux (pour moi) effet tunnel, là où, me semble-t-il, vous invoquez une élévation de la température…

    *: 39’45 » https://www.youtube.com/watch?v=B1t_o_CMA_E

  2. Dans le match Thom (Principes mathématiques de la philosophie naturelle) vs Roddier (Principes thermodynamiques de la philosophie naturelle), il y a un terrain sur lequel l’avantage va, selon moi, nettement à Roddier; c’est le terrain pédagogico-didactique.

    L’avantage de l’approche thermodynamique est qu’elle est tour à tour élitiste et populiste alors que l’approche thomienne est, à mon avis, exclusivement ésotérique (et le chemin initiatique est pour moi très difficile).

    Dans le cas de la machine à vapeur, l’élite fait fonctionner la machine en contrôlant les paramètres macroscopiques que sont la température et la pression. Le peuple est formé des molécules de vapeur d’eau qui font aussi, à leur façon, fonctionner la machine. Approche macroscopique de Carnot/Clausius vs approche microscopique de Boltzmann.

    L’un des problèmes fondamentaux de la biologie est d’expliquer la permanence de la forme spatiale des êtres vivants en dépit du « turn over » constant des molécules qui les constituent.
    L’un des problèmes fondamentaux de la sociologie s’énonce en termes quasiment identiques: expliquer la permanence de la structure des sociétés en dépit du « turn over » constant des individus qui les constituent.

    Je suis convaincu que la méthode analogique proposée par Roddier (et Thom) est un puissant moyen d’investigation pour faire progresser simultanément (entre autres) la biologie et la sociologie (analogie corps humain/corps social). Par exemple quid de l’analogie différenciation cellulaire/différenciation sociale? Que devient le dogme fondamental néo-darwinien de la barrière de Weismann dans le cadre sociologique? Inversement que deviennent les rôles de l’éducation, des programmes d’enseignement, dans une perspective biologique?

    En général une bonne façon de comprendre les choses est de tenter de s’identifier à elles, de les personnaliser: il faut tenter de se mettre dans la peau des choses. Dans le cas présent on pourra personnaliser un membre « du peuple » en le dénommant Micron et un membre de l’élite en le dénommant Macron ou, dans une perspective vitaliste, on pourra dénommer Attila un membre du peuple (en référence au struggle for life), et Attali un membre de l’élite…

Laisser un commentaire

Votre adresse de messagerie ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *