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Le cerveau bayésien (Episode n°4)
Mais où donc s’effectuent les calculs bayésiens dans notre cerveau ?
Les travaux sur le cerveau bayésien de Karl Friston et de son équipe ont particulièrement ciblé les aires visuelles du cortex occipital, toutefois le cortex préfrontal, avec en particulier le dorsolatéral (CPFDL) et le cingulaire antéro-dorsal (CCAd), est engagé au premier chef pour expliquer les erreurs de calcul bayésien dans les troubles psychiques.
Le cortex correspond à la fine couche (5-6 mm) de la substance grise du cerveau (80% du poids du cerveau pour 16 milliards de neurones). Le cortex comprend six sous-couches cellulaires assez bien distinctes, elles sont numérotées de 1 à 6 de la surface à la profondeur. Quatre nous intéressent pour comprendre le fonctionnement neuronal du cerveau bayésien, les couches n°2 à 5 (Figure n°1).
La couche n°2 est dite granulaire externe. Granulaire car contient principalement mais non exclusivement des neurones granulaires. Les neurones granulaires sont petits et courts en comparaison avec les neurones pyramidaux. Ils sont principalement afférents, c’est-à-dire récepteurs d’information. C’est la couche où se rencontrent les informations top-down des prédictions (en provenance de la couche n°5) d’une part et les informations bottom-up des données sensorielles intéro- et extéroceptives ayant préalablement transité par le thalamus (la gare de triage de toutes nos sensations à l’exception de l’odorat). C’est à ce niveau que sont calculées les erreurs de prédiction. L’information croisée top-down – bottom-up générée par la couche n°2 est ensuite relayée bottom-up à la couche n°4.
La couche n°3 est dite pyramidale externe. Pyramidale car contient principalement mais non exclusivement des neurones pyramidaux. Ceux-ci sont principalement efférents, c’est-à-dire transmetteurs d’information, vers d’autres couches du cortex et en particulier vers la couche n°5 où les priors sont transformés en prédictions. La couche n°3 est la couche où sont stockés les priors qui sont les croyances sur l’état du monde et du moi corporel).
La couche n°4 est dite granulaire interne. Elle est dite granulaire bien que moins nettement que la couche n°2 car contrairement à celle-ci, la couche n°4 contient davantage de neurones pyramidaux. En effet, la couche n°4 est à la fois afférente et efférente. Afférente car elle reçoit les informations relatives aux erreurs de prédictions de la couche n°2 où elles sont calculées. Efférente car elle relaie les informations relatives aux erreurs de prédictions de la couche n°2 à la couche n°3 où elles pourront être confrontées aux priors pour les "updater"
La couche n°5 est dite pyramidale interne. Comme la n°4, la couche n°5 est aussi à la fois afférente et efférente. C’est à son niveau que sont produites les prédictions à partir des priors mis à disposition. Comme afférente, la couche n°5 reçoit les informations de la couche n°3 concernant l’état du prior. Comme efférente, la couche n°5 effectue le transfert top-down de la prédiction à la couche n°2.
Figure n°1 : Rôle des couches du cortex dans la confrontation entre priors et sensations
En résumé, on peut retenir que les priors sont conservés au niveau de la couche n°3 du cortex pour être mises à disposition de la couche n°5 d’où sont produites les prédictions et où prennent racine les connexions top-down pour stimuler la couche n°2 où aboutissent aussi les projections sensorielles bottom-up. C’est au niveau de cette couche n°2 que se confrontent les priors et les données sensorielles afin de les comparer et mettre ou non en évidence une possible erreur de prédiction. L’information relative à la possible erreur de prédiction générée au niveau de la couche n°2 est ensuite projetée au niveau de la couche n°4 avant son transfert à la couche n°3 où cette information servira à "updater" les priors et ainsi boucler la bouche. Le top-down (la croyance antérieure) apporte la prédiction et le bottom-up (les évidences sensorielles) apporte l’erreur de prédiction.
Le modèle théorique qu’offre le cerveau bayésien peut nous aider à concevoir un modèle intégré, à la fois psychiatrique et psychothérapeutique, toutes orientations confondues, psychodynamique, systémique et cognitivo-comportementale, y compris avec les outils thérapeutiques complémentaires à disposition, tels l’hypnose médicale, l’EMDR, la Somatic Experiencing, etc. Un codage prédictif intéroceptif perturbé peut être responsable d’une large gamme de troubles psycho-psychiatriques. On peut concevoir l’anxiété chronique comme la résultante d’un signal d’erreur de prédiction intéroceptive. Les symptômes dissociatifs, notamment la dépersonnalisation et la déréalisation, proviennent de signaux imprécis d’erreur de prédiction intéroceptive. De même, le sens subjectif de la réalité caractéristique de l’expérience consciente normale peut dépendre de la suppression réussie des signaux intéroceptifs par de bonnes prédictions top-down.