Projet de recherche P7/33 (Action de recherche P7)
L’objectif principal de ce projet est de contribuer à notre compréhension des mécanismes de l’apprentissage avec et sans conscience. L’apprentissage, c’est-à-dire la capacité de répondre de manière adaptée aux changements, est une habileté fondamentale pour tous les organismes. Grâce aux avancées récentes des méthodes d’imagerie cérébrale, il est maintenant devenu clair que le cerveau est un organe fondamentalement plastique dont l’architecture fonctionnelle est continuellement modifiée par l’expérience. Dans cette perspective, on pourrait dès lors défendre l’idée que l’apprentissage est une conséquence nécessaire du traitement de l’information : Nous apprenons tout le temps, qu’on le veuille ou pas. L’apprentissage peut prendre de nombreuses formes différentes. Par exemple, contrastez le fait d’apprendre que Steve Jobs vient de décéder avec le fait d’apprendre à réaliser les mouvements complexes du flamenco. Pensez aux différences entre apprendre à résoudre un problème arithmétique et apprendre une deuxième langue. Considérez les différences entre un bébé apprenant à marcher avec un adulte apprenant à jouer au tennis, ou les différences entre un rat apprenant à éviter un choc électrique avec un être humain apprenant l’histoire de la Guerre de Cent Ans.
Nous pouvons percevoir tant des similarités que des différences dans ces divers exemples. Tous impliquent des changements dans le répertoire comportemental et représentationnel des agents, mais ils semblent tous également faire appel à des processus fondamentalement différents. Une conséquence importante de cette diversité est que les recherches consacrées à l’apprentissage demeurent extrêmement morcelées en différents sous-domaines qui n’entretiennent que fort peu de liens entre eux. Par exemple, les recherches consacrées à l’apprentissage implicite — les processus via lesquels nous sommes capables d’apprendre de manière incidente et sans conscience des connaissances aquises, sont jusqu’à présent restées totalement déconnectées des travaux consacrés aux apprentissages conscients, de haut niveau, tels qu’impliqués dans le raisonnement causal ou dans la résolution de problèmes. De la même manière, les recherches consacrées aux mécanismes élémentaires d’apprentissage chez l’animal demeurent encore aujourd’hui fort éloignés des travaux consacrés à l’apprentissage chez l’homme.
En outre, le domaine reste fort controversé. Au moins trois controverses peuvent être ainsi identifiées. La première concerne la question de savoir dans quelle mesure l’apprentissage, en général, est enraciné dans des processus associatifs, dans des processus intentionnels impliquant une forme d’inférence, ou dans une combinaison des deux. Du point de vue expérimental, des données récentes (et controversées) ont indiqué que mêmes des animaux tels que des rats semblent capable de raisonner, remettant ainsi en cause une des présuppositions fondamentales des théories associatives de l’apprentissage. Conceptuellement, certaines théories du domaine présupposent que tous les processus d’apprentissage sont nécessairement enracinés dans des mécanismes associatifs (p. ex., le connectionisme) ; d’autres théories présupposent que tous les apprentissages impliquent nécessairement des processus de nature symbolique, et d’autres encore font l’hypothèse que les deux types de processus opèrent en parallèle ou qu’ils sont en compétition l’un avec l’autre.
La deuxième controverse concerne le rôle que joue la conscience dans l’apprentissage, et en particulier l’étendue et les limites de ce que l’on est capable d’apprendre sans conscience. La trosième controverse, enfin, concerne les rôles respectifs des processus « top-down » et « bottom-up » dans l’apprentissage et la nature de leurs interactions (p. ex., des phénomènes tels que le conditionnement peuvent-ils être influencés par des processus de haut niveau ?). Crucialement, les pôles de ces différentes dichotomies sont souvent décrits comme nécessairement associés. On suppose donc qu’il existe d’une part un premier système capable d’apprendre de manière associative, automatiquement en l’absence de conscience, et via des processus « bottom-up », et d’autre part un deuxième système apprenant quant à lui via des processus inférentiels de type « top-down » produisant des représentations symboliques qui sont disponibles à la conscience.
Dans ce projet, nous proposons de reconsidérer fondamentalement cette distinction. En lieu et place de faire l’hypothèse que l’apprentissage associatif est nécessairement inconscient, automatique, et « bottom-up » et que l’apprentissage cognitif est nécessairement conscient, intentionnel et « top-down », nous proposons plutôt que les mécanismes de changement prennent place continuellement, à tous les niveaux de la hiérarchie cognitive, et à différentes échelles temporelles (au cours d’un essai, au cours d’un entraînement, au cours du développement). Dans cette perspective, le cerveau apprend continuellement et inconsciemment à anticiper les conséquences de son activité sur lui-même, sur le monde, et sur les autres agents. De nombreuses données expérimentales suggèrent aujourd’hui que de tels mécanismes prédictifs existent dans le cerveau. Cette idée constitué en réalité l’essentiel de la perspective Bayesienne sur le traitement de l’information et se trouve au cœur de la théorie de Friston (« the free energy principle »), selon laquelle le cerveau tente constamment de minimiser la « surprise » ou le conflit en anticipant sa propre activité sur base de représentations préalablement apprises qui font le lien entre action et conséquences de ces actions.
A partir de ce point de vue, nous proposons d’explorer trois directions de recherche principales, comme suit :
La première direction de recherche concerne les mécanismes computationnels et les corrélats neuraux qui sous-tendent les apprentissages associatifs et cognitifs, ainsi que leurs interactions. Un premier ensemble de questions concerne l’étendue et les limites de chaque type d’apprentissage. Les mécanismes d’apprentissage associatifs sont-ils assez puissants pour rendre compte de tous les apprentissages ? Les animaux et l’être humain partagent de nombreuses caractéristiques, mais diffèrent également substantiellement, en particulier par le fait que les derniers peuvent tirer parti de la puissance expressive du langage naturel afin d’utiliser et de partager des structures symboliques au travers de la culture de manière à être capables d’apprendre via des instructions, par exemple. A l’inverse, est-il possible de démontrer que des organismes jusqu’à présent considérés comme incapables de d’inférence peuvent cependant faire appel à des systèmes de représentation symboliques ?
Un deuxième ensemble de questions concerne la dynamique qui sous-tend la transition entre les processus associatifs et les processus cognitifs (p. ex., l’insight, le rôle que joue le cycle veille-sommeil dans la consolidation, les mécanismes de l’automatisation dans l’apprentissage d’habilétés). La question de savoir comment s’effectue la transition entre processus associatifs, sous-symboliques et les processus cognitifs, symboliques, demeure aujourd’hui un véritable mystère.
La deuxième direction de recherche concerne les relations entre apprentissage et conscience. Cette question continue de susciter aujourd’hui des débats considérables, à propos en particulier de la question de savoir si les êtres humains sont capables d’appendre sans conscience dans des domaines tels que le conditionnement ou l’apprentissage implicite. Dans ce projet, nous comptons explorer systématiquement les limites de ce que l’on peut apprendre sans conscience. Le rôle que la conscience joue dans l’apprentissage, et inversement, le rôle que l’apprentissage joue dans la conscience, sont des questions fondamentales mais qui demeurent aujourd’hui sans réponse. Ainsi, les mécanismes impliqués dans les apprentissage avec et sans conscience sont-ils sous-tendus par les mêmes processus ou pas ? Quelles sont les limites de ce que l’on peut apprendre sans conscience ? Quelle est l’influence de processus conscients sur des phénomènes tels que le conditionnement ou l’habituation ? Comment caractérise-t-on les différences entre l’apprentissage chez l’animal (présumé inconscient) et chez l’homme ?
Une troisième direction de recherche, enfin, concerne les influences respectives des processus « top-down » et « bottom-up » sur l’apprentissage, ainsi que leurs interactions. Alors que des fonctions de haut niveau telles que le controle exécutif ou l’attention sont typiquement considérées comme étant associées à la conscience, il y a maintenant des données expérimentales qui suggèrent la possibilité d’un controle exécutif sans conscience, ainsi des données suggérant que l’attention peut être dissociée de la conscience. Nous explorerons ici en particulier (1) comment des processus de haut niveau tels que le raisonnement, le fait de suivre des instructions, et la conscience peuvent moduler des processus élémentaires d’apprentissage associatif, et (2) comment ces mêmes processus d’apprentissage associatif peuvent à leur tour influencer le traitement conscient, intentionnel, comme par exemple dans la prise de décision ou l’action.
Ces différentes directions de recherche seront développées au travers d’une série de huit modules de travail qui sont spécifiquement conçus pour engager les domaines d’expertise respectifs des différents partenaires du réseau. Le réseau comporte des experts dans les domaines de la conscience (P1 ULB—Cleeremans), du sommeil et de la mémoire (P1 ULB—Peigneux), du développement du langage (P1 ULB—Content), de la litéracie (P1 ULB—Kolinsky), des processus d’apprentissage associatifs et de conditionnement évaluatif (P2 UG—De Houwer), de l’action et du controle cognitif (P3 UG—Brass), de l’apprentissage chez l’animal (P4 KUL—Beckers) et de la vision et de la perception (P5 UCL—Rossion).
En outre, le réseau à fait appel à deux experts internationaux : Le Pr. Patrick Haggard (INT1 , University College London), pour son expertise concernant la volonté et l’action, et le Pr. Zoltan Dienes (INT2 , University of Sussex), pour son expertise concernant l’apprentissage implicite et les processus inconscients. Les partenaires se connaissent bien et ont déjà souvent eu l’occasion de collaborer ensemble. Ils partagent non seulement un intérêt profond pour l’importance des processus d’apprentissage et de plasticité neuronale dans leurs domaines respectifs, mais peuvent également faire état de compétences et de domaines d’expertise complémentaires. Tous ont d’ores et déjà obtenu le soutien des leurs institutions respectives.
COOL est structuré en huit modules de travail. Chaque module de travail est placé sous la responsabilité d’un des partenaires. Les recherches proposées sont sous-tendues par une perspective nouvelle et cohérente à propos de la manière dont il s’agit de réinventer les dichotomies traditionnelles décrites ci-dessus, et porteront sur le rôle fondamental que jouent les processus d’apprentissage conscients et inconscients dans différents domaines (la mémoire, la perception des visages, l’apprentissage perceptuel, la litéracie, l’apprentissage chez l’animal, le conditionnement, la prise de décision, l’habituation, l’apprentissage implicite, la perception sublimale, la volition). La perspective innovante que nous défendons produira sans aucun doute une avancée substantielle dans notre compréhension des mécanismes fondamentaux via lesquels les être humains et d’autres organismes sont capables de s’adapter à un environnement changeant constamment.
