Qu'a révélé l'expérience du cerveau divisé de Roger Sperry ?

Au début des années 1950, le neuroscientifique Roger Sperry, alors à l’Université de Chicago, et son doctorant Ronald Myers firent une découverte qui allait changer la façon de comprendre le cerveau.

Travaillant avec des chats, ils sectionnèrent à la fois le corps calleux (le pont de fibres qui connecte les deux hémisphères) et le chiasma optique, de sorte que l’information visuelle de chaque œil n’atteigne que l’hémisphère du même côté.

Le résultat fut surprenant : chaque hémisphère fonctionnait de façon complètement indépendante, comme s’il s’agissait d’un cerveau entier à lui seul.

Un chat pouvait apprendre à résoudre un problème avec un œil, mais si on lui couvrait ensuite cet œil et qu’on lui présentait le même problème avec l’autre, il ne le reconnaissait pas : il devait l’apprendre à zéro. Chaque moitié du cerveau ignorait complètement ce que l’autre avait appris.

Des chats aux patients humains

Dans les années 1960, désormais au California Institute of Technology (Caltech), Sperry eut accès à un petit groupe de personnes souffrant d’épilepsie grave, ne répondant pas à d’autres traitements. Les neurochirurgiens Philip Vogel et Joseph Bogen leur sectionnèrent le corps calleux pour réduire la fréquence et l’intensité de leurs crises ; le premier patient de la série, connu dans la littérature sous les initiales W. J., fut opéré en 1962.

Sperry et son équipe, avec un jeune doctorant nommé Michael Gazzaniga, conçurent alors une série de tests psychologiques pour étudier ces patients, et l’une des premières observations fut, en soi, remarquable : l’opération ne produisait aucun changement perceptible du tempérament, de la personnalité ou de l’intelligence générale de ceux qui l’avaient subie. Dans la vie quotidienne, tout semblait normal.

Les différences n’apparurent qu’avec des tests de laboratoire très spécifiques. On projetait des mots dans une seule moitié du champ visuel, de manière à ce que l’information n’atteigne que l’hémisphère opposé.

Quand le mot était dirigé vers l’hémisphère gauche, le patient pouvait le lire et le dire à voix haute sans problème. Quand le même mot était dirigé vers l’hémisphère droit, le patient était incapable de le nommer à voix haute, bien que dans de nombreux cas il puisse désigner le bon objet avec la main gauche (contrôlée, précisément, par l’hémisphère droit).

Une moitié de son cerveau savait quelque chose que l’autre moitié ne pouvait pas mettre en mots. Gazzaniga, Bogen et Sperry publièrent les premières observations de W. J. dès 1962.

Deux cerveaux sous le même crâne

Les découvertes de Sperry, qui lui valurent le prix Nobel de physiologie ou médecine en 1981, confirmèrent et précisèrent, chez des patients vivants, ce que suggéraient les études de lésions cérébrales : chez la plupart des gens, l’hémisphère gauche contrôle des mécanismes liés à la parole, au langage et à la capacité de nommer les choses, tandis que le droit, plus « muet » en ce sens, se révèle particulièrement habile dans les tâches visuo-spatiales et non verbales, comme copier des dessins, assembler des figures ou reconnaître des visages.

Avec les années, l’idée initiale d’un hémisphère « dominant » sur l’autre a cédé la place à un concept plus nuancé, celui de spécialisation hémisphérique : chaque hémisphère est relativement meilleur dans certaines tâches, et la différence est de degré, pas de tout ou rien.

Ce que montraient les patients opérés est autre chose, quoique lié : une fois le corps calleux sectionné, chaque hémisphère pouvait percevoir, apprendre et se souvenir de son côté sans que l’autre en sache rien. Sperry l’a décrit comme deux sphères de conscience séparées sous le même crâne, une lecture qui reste discutée en philosophie de l’esprit.

À quoi sert le corps calleux

Avant Sperry, on savait déjà que sectionner le corps calleux ne produisait aucun changement évident de comportement. On connaissait si mal sa fonction qu’une plaisanterie circulait parmi les neuroscientifiques, attribuée à Karl Lashley ou à Warren McCulloch selon les sources : peut-être ne servait-il qu’à maintenir les deux hémisphères ensemble.

Le mérite de Sperry fut de concevoir les tests de laboratoire précis qui démontrèrent qu’il avait bel et bien une fonction réelle, et très concrète : faire travailler les deux hémisphères comme une équipe coordonnée, et non comme deux cerveaux qui partagent simplement un crâne sans communiquer.

L’interprète : l’apport de Gazzaniga

Gazzaniga a continué d’étudier des patients au cerveau divisé pendant des décennies et a décrit un phénomène aujourd’hui aussi cité que les découvertes initiales. Dans une expérience classique, on montrait simultanément une patte de poulet à l’hémisphère gauche et une scène enneigée au droit, et le patient choisissait avec chaque main une image associée : un poulet avec la droite et une pelle avec la gauche.

Quand on lui demandait pourquoi il avait choisi la pelle, l’hémisphère gauche, qui parlait mais n’avait pas vu la neige, ne répondait pas « je ne sais pas » : il improvisait une explication cohérente, par exemple que la pelle servait à nettoyer le poulailler. Gazzaniga a appelé ce système l’interprète de l’hémisphère gauche, la tendance à construire un récit plausible de sa propre conduite même quand l’information réelle fait défaut (Gazzaniga, 2005).

Pourquoi cette découverte a changé la façon d’étudier le cerveau

Le travail de Sperry a ouvert la voie à l’étude de chaque hémisphère séparément et à la question, bien plus précise, de savoir quelle fonction dépend de lequel.

Cette question reste ouverte dans de nombreux domaines, et elle ne soutient pas l’idée que chaque canal d’entrée (visuel, auditif, verbal) dépende d’un seul côté du cerveau : dans un cerveau sain, les deux côtés travaillent de façon intégrée.

C’est cette base biologique qui, des années plus tard, inspirerait au consultant Ned Herrmann son modèle de dominance cérébrale, en croisant la spécialisation hémisphérique de Sperry avec le « cerveau triunique » pour décrire différents styles de penser et d’apprendre.

Un canal sensoriel précis, comme le visuel ou l’auditif, ne peut en revanche pas être attribué à un seul hémisphère : en conditions normales, l’architecture cérébrale fonctionne de façon intégrée, pas divisée en deux.

Vous pouvez découvrir lequel prédomine chez vous avec notre test de style d’apprentissage.

Sources

• Herrmann, N. (1996). The Whole Brain Business Book. McGraw-Hill.
• Gazzaniga, M. S. (2005). Forty-five years of split-brain research and still going strong. Nature Reviews Neuroscience, 6(8), 653-659. doi:10.1038/nrn1723
• Gazzaniga, M. S., Bogen, J. E. et Sperry, R. W. (1962). Some functional effects of sectioning the cerebral commissures in man. Proceedings of the National Academy of Sciences, 48(10), 1765-1769. doi:10.1073/pnas.48.10.1765
• Myers, R. E. et Sperry, R. W. (1953). Interocular transfer of a visual form discrimination habit in cats after section of the optic chiasma and corpus callosum. Anatomical Record, 115.
• Sperry, R. W. (1968). Hemisphere deconnection and unity in conscious awareness. American Psychologist, 23(10), 723-733.
• Sperry, R. W. (1982). Some effects of disconnecting the cerebral hemispheres. Science, 217(4566), 1223-1226.