Le cerveau intelligent dépense moins d'énergie, pas plus

Pendant une demi-heure, on a injecté à un groupe de personnes une petite dose de glucose radioactif et on leur a demandé de résoudre des problèmes de raisonnement. Plus ils réussissaient, moins leur cerveau brillait sur le scanner.

Ce n’est pas une coquille.

Ce n’est pas que les personnes avec des scores plus élevés « se soient moins efforcées » au sens paresseux du terme.

C’est que leur cerveau avait besoin de moins de carburant pour arriver exactement au même endroit.

L’expérience : glucose radioactif et un test de matrices

Le psychologue Arthur Jensen rapporte ce travail dans The g Factor (1998), sa synthèse sur la science derrière le facteur général d’intelligence (g). L’expérience en question utilise une technique appelée TEP (tomographie par émission de positons) :

• On injecte dans le sang une petite quantité d’un isotope radioactif de glucose.
• La personne passe environ 35 minutes à résoudre un test de raisonnement non verbal, les Matrices progressives de Raven, l’un des tests les plus chargés en facteur g qui existent.
• Le scanner détecte dans quelles zones du cerveau on a métabolisé le plus de glucose, c’est-à-dire où l’on a dépensé le plus d’énergie neuronale.

Le chercheur Richard Haier, une référence dans ce domaine, a trouvé quelque chose qui, à première vue, contredit l’intuition : la quantité de glucose consommée pendant l’épreuve se corrèle négativement avec le score obtenu, avec des valeurs entre -0,7 et -0,8. Plus le score est élevé, moins on dépense d’énergie pour résoudre le même type de problème.

Pourquoi « plus de puissance » est la mauvaise métaphore

Il est tentant d’imaginer un cerveau intelligent comme un moteur plus gros, qui brûle plus de carburant et rend donc davantage.

Les données pointent exactement dans le sens inverse.

• Un cerveau plus efficace semble avoir besoin de moins d’activité métabolique pour arriver au même résultat correct.
• Cette relation inverse apparaît dans presque tout le cortex cérébral, bien qu’elle soit plus marquée dans les régions temporales.
• Jensen résume cela par une idée simple : g semble lié à l’efficacité du traitement neuronal, pas à son volume.

Autrement dit : ce n’est pas qu’un cerveau plus capable travaille plus dur. C’est qu’il rend davantage pour chaque calorie dépensée.

L’expérience qui l’a mis en mouvement : apprendre à jouer à Tetris

Le plus intéressant n’est pas une photographie fixe, mais ce qui se passe quand quelqu’un s’améliore dans un domaine.

Haier et son équipe ont refait le scanner TEP avec un groupe de personnes pendant qu’elles apprenaient à jouer à Tetris, un jeu vidéo qui exige de traiter l’information rapidement, de coordonner mains et yeux, et de planifier au fur et à mesure.

• Lors des premières parties, jouer à Tetris consommait une quantité relativement élevée de glucose cérébral.
• Après avoir pratiqué entre 30 et 45 minutes par jour pendant 30 à 60 jours, l’habileté s’est nettement améliorée.
• En même temps, la consommation de glucose cérébral pendant le jeu a baissé, et la corrélation entre cette activité métabolique et le facteur g s’est affaiblie.

Il y a une nuance à ne pas manquer : le rythme auquel cette efficacité s’améliorait était lui-même corrélé aux scores au test de Raven. Ceux qui partaient d’un QI plus élevé ne se sont pas seulement plus améliorés en jouant, ils ont aussi gagné plus d’efficacité énergétique en le faisant.

Le cerveau qui mûrit devient aussi moins coûteux à entretenir

Ce même schéma, selon ce que rapporte Jensen, apparaît aussi dans le développement normal de n’importe quelle personne.

Les études par TEP à différents âges montrent que la consommation de glucose cérébral diminue progressivement de l’enfance à l’âge adulte, précisément au moment où la capacité mentale continue de croître.

Une explication plausible avancée dans le livre est ce qu’on appelle l’élagage neuronal (neural pruning) : la réduction spontanée, surtout durant les premières années de vie, du nombre de connexions synaptiques qui ne se révèlent pas utiles. Moins de connexions redondantes, un traitement plus propre, moins d’énergie gaspillée.

Et voici une donnée qui mérite qu’on s’y arrête à deux fois : un élagage insuffisant pendant la maturation précoce est associé à certains types de handicap intellectuel. Avoir moins de neurones actifs, au bon moment du développement, n’est pas toujours une perte. C’est parfois la condition nécessaire pour que le reste du système fonctionne mieux.

Ce que cette découverte change (et ce qu’elle ne change pas)

Rien de tout cela ne transforme l’efficacité cérébrale en quelque chose qu’on pourrait mesurer chez soi, ni la pratique de Tetris en raccourci vers le QI.

• La dépense énergétique pour résoudre un problème et la capacité à le résoudre sont deux choses distinctes : ici elles sont liées, pas confondues.
• La pratique réduit le coût énergétique de n’importe quelle tâche qui s’automatise, chez n’importe qui, même si le point de départ varie.
• L’efficacité neuronale, telle que la décrit Jensen à partir des travaux de Haier, semble être l’un des corrélats biologiques les plus cohérents du facteur g, aux côtés d’autres qui n’ont rien à voir avec l’effort conscient.

Ce que laisse cette découverte est une image assez différente de ce que signifie « un cerveau puissant » : pas celui qui travaille le plus, mais celui qui a le moins besoin de travailler pour arriver au même endroit.

Sources

• Jensen, A. R. (1998). The g Factor: The Science of Mental Ability. Praeger.
• Haier, R. J. (1993). Cerebral glucose metabolism and intelligence. In P. A. Vernon (Ed.), Biological Approaches to the Study of Human Intelligence (pp. 317-373). Ablex.
• Haier, R. J., Siegel, B., Tang, C., Abel, L., & Buchsbaum, M. S. (1992). Intelligence and changes in regional cerebral glucose metabolic rate following learning. Intelligence, 16, 415-426.