Les neurones miroirs : les cellules qui pourraient expliquer l'empathie

Dans un laboratoire de Parme, en Italie, au début des années 1990, un singe macaque était installé avec de fines électrodes insérées dans une zone de son cortex prémoteur, une région que le cerveau utilise pour planifier le mouvement. Les chercheurs, dirigés par Giacomo Rizzolatti, cartographiaient quels neurones s'activaient lorsque le singe attrapait de la nourriture. L'une de ces cellules crépitait à chaque fois que l'animal saisissait une cacahuète. Puis quelque chose d'étrange se produisit. Selon l'histoire souvent racontée, un chercheur attrapa lui-même une cacahuète tandis que le singe se contentait de regarder, et la même cellule s'activa, comme si le cerveau du singe avait discrètement saisi la cacahuète en même temps que la main humaine.

Cette seule observation, quelle qu'en ait été la forme exacte, ouvrit l'un des chapitres les plus passionnants et les plus controversés de la neuroscience moderne. Voici, semblait-il, une cellule qui ne se souciait pas de savoir si vous agissiez ou si vous voyiez seulement quelqu'un d'autre agir. Un neurone qui brouillait la frontière entre soi et l'autre. En l'espace d'une décennie, ces « neurones miroirs » seraient salués comme la racine biologique de l'empathie, du langage, de l'imitation, et même de la civilisation elle-même. Ils deviendraient aussi un récit édifiant sur la façon dont une découverte réellement intéressante peut être gonflée bien au-delà de ce que les preuves permettent.

Une découverte par accident

L'équipe de Parme n'était pas à la recherche de l'empathie ou de la cognition sociale. Elle étudiait le système moteur, la machinerie de l'action. Les neurones qu'elle enregistrait se trouvaient dans une zone appelée F5, une partie du cortex prémoteur du singe, et les chercheurs s'attendaient à ce que ces cellules s'activent lors de mouvements précis de la main comme saisir, déchirer ou tenir.

Ce qui les surprit, c'est qu'un sous-ensemble de ces mêmes cellules s'activait aussi lorsque le singe se contentait d'observer un autre individu effectuer cette action. Le neurone ne distinguait pas nettement entre faire et voir. Parce que la cellule semblait « refléter » l'action observée sur la propre carte motrice de l'observateur, Rizzolatti et ses collègues forgèrent le terme de neurones miroirs dans les années 1990. La découverte était frappante précisément parce qu'elle était inattendue. Personne n'avait cherché à prouver que regarder est une sorte de faire intérieur ; ce sont les cerveaux des singes eux-mêmes qui le suggéraient.

Il convient d'être honnête sur la nature de cette découverte. Comme beaucoup de moments célèbres de la science, l'histoire a été racontée si souvent que l'anecdote nette est peut-être plus ordonnée que la réalité désordonnée du laboratoire. Ce qui est bien établi, c'est le résultat expérimental central : des neurones individuels du cortex prémoteur du macaque répondent à la fois lorsque l'animal effectue une action orientée vers un but et lorsqu'il regarde quelqu'un d'autre en effectuer une similaire.

Du singe à une grande théorie

Une cellule qui répond à une action observée invite à une interprétation irrésistible. Peut-être que comprendre ce que quelqu'un d'autre fait n'est pas une inférence froide et computationnelle, mais quelque chose de plus chaleureux et de plus direct : votre cerveau exécute une simulation silencieuse de leur action en utilisant les mêmes circuits que ceux que vous emploieriez pour la faire vous-même. Selon cette vision, vous « comprenez » le geste de quelqu'un qui tend la main vers une tasse parce que, au plus profond de votre système moteur, vous tendez la main vous aussi.

À partir de là, la théorisation s'accéléra. Si les neurones miroirs nous permettent de projeter les actions des autres sur nos propres corps, peut-être nous permettent-ils aussi de projeter les sentiments des autres sur nos propres esprits. Peut-être est-ce la base cellulaire de l'empathie, le ressenti de la douleur ou de la joie d'autrui. Les chercheurs étendirent l'idée encore plus loin : à l'imitation, le moteur de l'apprentissage culturel ; au langage, selon la théorie que la parole serait née de gestes que le cerveau pouvait refléter ; et au lien social plus largement. Certains récits populaires allèrent jusqu'à suggérer que les neurones miroirs avaient fait pour la psychologie ce que l'ADN avait fait pour la biologie, un mécanisme unique déverrouillant l'esprit social.

L'ampleur de ces affirmations fait partie de ce qui rend cette histoire instructive. Une découverte à propos de cacahuètes et de cortex moteur de macaque devint, en l'espace de quelques années, une explication candidate pour les parties les plus distinctement humaines de notre nature.

Ce que les preuves chez l'humain montrent réellement

Ici, le terrain devient plus mou, et l'honnêteté intellectuelle exige de ralentir. Les enregistrements d'origine furent réalisés chez le singe, à l'aide d'électrodes placées directement dans des cellules individuelles. Ce type d'enregistrement invasif de neurones individuels n'est presque jamais effectué chez l'humain en bonne santé, pour des raisons éthiques évidentes. Ainsi, pendant des années, les affirmations sur les « neurones miroirs humains » reposaient sur des preuves indirectes.

L'imagerie cérébrale : Des études utilisant l'IRM fonctionnelle ont montré que certaines des mêmes régions cérébrales s'illuminent que la personne effectue une action ou qu'elle regarde quelqu'un d'autre l'effectuer. Ce chevauchement est réel et raisonnablement bien répliqué. Mais l'IRMf mesure le flux sanguin à travers des régions contenant des millions de neurones, elle montre donc qu'une zone est active dans les deux cas, et non que les mêmes cellules individuelles s'activent pour les deux. Le chevauchement au niveau des régions est évocateur, pas décisif.

Un rare aperçu direct : Dans une étude notable, des chercheurs ont enregistré l'activité de neurones individuels chez des patients humains qui avaient déjà des électrodes implantées dans le cerveau pour des raisons médicales, généralement pour localiser la source d'une épilepsie sévère avant une opération. Ils ont rapporté avoir trouvé certaines cellules qui répondaient à la fois lorsque les patients effectuaient une action et lorsqu'ils l'observaient. C'est ce qui se rapproche le plus d'une preuve humaine directe, et c'est réellement précieux. Mais cela provient d'un petit nombre de patients atteints de troubles neurologiques, dans des régions non identiques au site classique du singe, et cela devrait donc être lu comme un indice prudent plutôt que comme une confirmation générale.

Le résumé prudent est le suivant : il existe des preuves solides que le cerveau humain contient une machinerie reliant la perception de l'action à la production de l'action. Reste à savoir si cette machinerie est mieux décrite comme une population dédiée de « neurones miroirs » accomplissant la tâche spéciale qu'imaginent les grandes théories ; cela fait toujours débat.

La contestation : où les critiques fixent la limite

À mesure que les affirmations grandissaient, le scepticisme grandissait aussi, et certaines des critiques les plus tranchantes vinrent de neuroscientifiques respectés plutôt que d'observateurs extérieurs. Leurs objections méritent d'être prises au sérieux parce qu'elles visent le saut entre les données et l'interprétation, et non l'existence des cellules.

Le problème de la corrélation : Un neurone qui s'active lorsque vous regardez une action ne prouve pas, en lui-même, que cette activation cause la compréhension. L'activité pourrait être une conséquence de la compréhension de l'action par une autre voie, un écho en aval plutôt que le moteur. Les réponses miroirs pourraient refléter la compréhension au lieu de la produire.

Le problème de l'apprentissage : Les propriétés miroirs pourraient ne pas être un système d'empathie inné et spécialement conçu. Une alternative de premier plan soutient qu'elles pourraient émerger d'un apprentissage associatif ordinaire. Chaque fois que vous tendez la main vers une tasse, vous bougez votre bras et vous voyez votre bras bouger, associant le faire et le voir des milliers de fois. Une cellule pourrait acquérir son caractère « miroir » simplement à partir de cette corrélation de toute une vie, sans aucun mandat évolutif particulier pour l'empathie.

L'écart de l'empathie : Le coup le plus rude est peut-être conceptuel. Refléter un acte moteur, saisir, mâcher, soulever, est très loin de partager un sentiment. La sympathie, la compassion et la préoccupation morale impliquent de l'émotion, de la mémoire, du contexte et du jugement qu'un circuit de résonance motrice ne fournit pas de toute évidence. Les personnes autistes, qui connaissent souvent des différences dans l'interaction sociale, furent à un moment supposées avoir un système « miroir brisé », mais les preuves de cette affirmation précise ne se sont pas bien tenues, et les chercheurs s'en sont largement éloignés. L'effondrement de cette hypothèse est un rappel utile de la facilité avec laquelle une histoire élégante peut devancer les données.

Pourquoi l'engouement a décollé

Il vaut la peine de se demander pourquoi les neurones miroirs sont devenus un phénomène médiatique alors que d'innombrables autres découvertes en neuroscience sont restées dans les revues. Une partie de la réponse tient au récit. L'anecdote de la cacahuète est vivante et facile à raconter. Une autre partie tient à l'ambition : un mécanisme unique qui explique l'empathie, le langage et la culture fait un bien meilleur titre qu'un résultat nuancé sur le cortex prémoteur.

Et une partie tient à une tentation récurrente dans la science du cerveau, la recherche d'un siège bien net de quelque grande capacité humaine. Nous l'avons déjà fait avec d'autres régions et d'autres cellules. L'attrait est compréhensible. Le danger est que le public, et parfois les scientifiques, se mettent à traiter une hypothèse de travail comme un fait établi, en bâtissant de la psychologie populaire, du développement personnel et même des idées de politique publique sur une fondation encore en construction. Les neurones miroirs n'ont pas inventé ce schéma, mais ils en sont devenus l'un des exemples modernes les plus célèbres.

Ce que les neurones miroirs sont probablement

Dépouillez l'exagération, et ce qui reste demeure réellement important. La découverte centrale et robuste est que percevoir une action et produire une action ne sont pas logées dans des systèmes complètement séparés. Le cerveau les relie. Il existe un chevauchement réel, chez le singe clairement au niveau des cellules individuelles, et chez l'humain au moins au niveau des régions et, dans des cas limités, des neurones individuels. Ce couplage action-perception joue presque certainement un rôle dans la façon dont nous lisons les mouvements et les intentions des autres, et possiblement dans la façon dont nous apprenons en regardant.

Ce qui n'est pas établi, c'est qu'une classe spéciale de cellules génère à elle seule l'empathie, ou que les neurones miroirs soient la clé maîtresse du cerveau social. L'empathie est un phénomène riche et à multiples couches, et la plupart des chercheurs pensent désormais qu'elle fait appel à de nombreux systèmes cérébraux travaillant ensemble, et non à un seul type de cellule héroïque. La position honnête est que les neurones miroirs sont une caractéristique réelle et intéressante de la façon dont le cerveau relie le voir et le faire, dont les scientifiques cherchent encore à élucider la fonction exacte.

Points clés à retenir

Les neurones miroirs sont une véritable découverte enveloppée dans une légende démesurée. Trouvées par accident dans le cortex prémoteur du macaque au début des années 1990, ce sont des cellules individuelles qui s'activent à la fois lorsqu'un singe effectue une action orientée vers un but et lorsqu'il regarde quelqu'un d'autre en effectuer une similaire, révélant que le cerveau relie la perception d'une action à sa production. Ce résultat central est solide. Les grandes affirmations bâties par-dessus, selon lesquelles ces cellules seraient la base cellulaire de l'empathie, du langage, de l'imitation et de la civilisation, devancent largement les preuves, surtout chez l'humain, où les données directes sur les neurones individuels sont rares et où l'essentiel du soutien provient d'une imagerie cérébrale plus globale. Des critiques réfléchis ont soutenu que les réponses miroirs pourraient refléter la compréhension plutôt que la causer, pourraient découler d'un apprentissage ordinaire plutôt que d'un module d'empathie intégré, et en tout cas ne franchissent qu'une petite partie de l'écart entre copier un mouvement et partager un sentiment. La leçon durable est double : le cerveau fusionne réellement le regarder et le faire d'une manière qui mérite d'être étudiée, et une découverte vivante, racontée assez souvent, peut dépasser les faits qui la justifiaient. Une curiosité mesurée, et non l'engouement, est la bonne manière d'aborder une question aussi ouverte.