Le cerveau semble fonctionner de manière dialectique c’est-à-dire qu’une accumulation de changements quantitatifs entraîne à un moment donné un changement brusque qui n’est plus seulement quantitativement différent mais aussi qualitativement différent. Les dialecticiens parlent alors de « saut qualitatif ».
Or on peut décrire la libération d’un potentiel d’action dans les neurones comme un phénomène de ce type. La membrane du neurone se dépolarise et s’hyperpolarise petit à petit à mesure que des ions pénètrent ou sortent de la cellule. Mais si la dépolarisation de la membrane franchit un certain seuil alors tous les canaux ioniques s’ouvrent en même temps et le neurone émet un potentiel d’action. Plein de petits changements quantitatifs, des petites dépolarisations individuelles, à force de se cumuler entraînent un saut qualitatif un fois un seuil franchit. On parle d’ailleurs de signal en « tout ou rien » concernant le potentiel d’action.
Le second phénomène de ce type est décrit par le scientifique Stanislas Dehaene (mais pas seulement) comme l’accès à la conscience d’une information. Notre cerveau est traversé par de nombreuses informations, nous subissons de nombreux stimuli de notre environnement. Lorsqu’on observe l’activité du cerveau lors de la perception d’un stimulus quelconque (on voit une image ou on nous touche la main par exemple, n’importe) on constate là aussi qu’il y a un seuil en-dessous nous n’avons pas conscience d’avoir perçu ce stimulus. Par exemple si une image est présentée 5 ms il est probable que nous n’ayons rien conscience d’avoir vu. Pourtant notre œil et notre cerveau ont réagi. Mais lorsqu’on dépasse ce seuil, en augmentant le temps d’exposition de l’image dans l’exemple précédent, on constate que le moment où nous avons conscience d’avoir perçu l’objet correspond aussi à une activité beaucoup plus intense et étendue du cerveau. Stanislas Dehaene parle alors d' »embrasement ». Ainsi, une fois de plus un changement d’ordre quantitatif (temps d’exposition) entraîne un changement d’ordre qualitatif (la perception inconsciente devient consciente).

Neurones

Les neurones sont des cellules ressemblant à des filaments, genre des toiles d’araignée. Elles ont un centre, le soma, des dendrites, qui sont de longs filaments partant du soma et un axones un autre filament partant du soma et se séparant en plusieurs terminaisons.

Les neurones fonctionnent en réseau. Ils communiquent les uns avec les autres à partir de signaux électro-chimiques. Si on part du soma, ces signaux, appelés potentiel d’action, longent l’axone jusqu’aux terminaisons axonales. C’est au bout de ces terminaisons que se trouvent les fameuses synapses qui relient l’axone du premier neurone aux dendrites du neurone récepteur (du signal).

On parle de signal électro-chimique car à l’intérieur du neurone le signal est électrique, à l’aide des flux d’ions, alors qu’entre deux neurones ce message est chimique à l’aide de molécules.

A l’intérieur

Dans un fil électrique le courant est dû au déplacement des électrons le long du fil. Dans le cas des neurones ce sont des ions qui sortent et entrent dans le neurone.

Les ions sont des atomes chargés. Lorsqu’un atome a autant de protons dans son noyau que d’électrons gravitant autour alors il est neutre, car les protons sont chargés positivement et les électrons négativement. Lorsqu’un atome a plus d’électrons que de protons il est alors chargé négativement. Inversement s’il est fait de moins d’électrons que de protons il est chargé positivement.

On trouve des ions chargés positivement (cations) et négativement (anions) dans le neurone et autour de celui-ci. Sachez donc que les ions sont des milliers de fois plus petits qu’un neurone. Ces ions entrent et sortent par des canaux présents dans la membrane du neurone. Ce qui fait que parfois il y a plus de cations du côté intérieur de la membrane qu’à l’extérieur du neurone. Dans un tel cas de figure, si l’on oublie les anions, il y a plus de charge positive à l’intérieur de la membrane qu’à l’extérieur. C’est ce qu’on appelle une « dépolarisation » de la membrane.

Si la membrane est suffisamment dépolarisée, c’est-à-dire s’il y a suffisamment plus d’ions chargés positivement à l’intérieur qu’à l’extérieur du neurone, cela peut ouvrir des canaux laissant passer les ions et donc déclencher un potentiel d’action.

Un potentiel d’action est en fait le nom qu’on donne à cette réaction en chaîne où la dépolarisation de la membrane ouvre des canaux permettant l’entrée de cations dans la membrane qui la dépolarisent encore plus. Cette dépolarisation se répand à travers l’axone jusqu’à atteindre ses terminaisons. Là, cela déclenche la libération de neurotransmetteurs.

A l’extérieur, les synapses

Les neurotransmetteurs sont des molécules, donc des assemblages d’atomes. Schématiquement disons que ces molécules ont des formes particulières. Sur la membrane du neurone destinataire du signal chimique se trouvent des récepteurs sur lesquels ces molécules peuvent s’emboîter. Ce qui va déclencher l’entrée des ions dans ce second neurone.

Les neurotransmetteurs sont un peu comme une clé, les récepteurs comme une porte (et les ions comme des élèves pressés d’entrer ou de sortir du collège).

La boucle est bouclée, l’entrée d’ions déclenchée par l’emboîtement des neurotransmetteurs produit soit une dépolarisation de la membrane soit, à l’inverse, une hyperpolarisation. Une hyperpolarisation c’est quand la partie intérieure de la membrane est chargée plus négativement que l’extérieur.

Une dépolarisation est un signal excitateur alors qu’une hyperpolarisation est un signal inhibiteur. C’est-à-dire qu’une dépolarisation encourage la production d’un potentiel d’action donc la poursuite du signal. Alors qu’une hyperpolarisation s’y oppose.

Toutes les dendrites d’un neurones transmettent ainsi leur signal, soit dépolarisant, soit hyperpolarisant, jusqu’au soma du neurone. S’il y a plus de signaux dépolarisants, et s’il y en a suffisamment plus, alors cela va ouvrir les canaux cationiques au niveau du soma et déclencher un potentiel d’action.

Ce sont tous ces échanges électro-chimiques qui sont notre pensée.

Si on n’y fait pas attention, nous sous-estimons la quantité d’opérations effectuées inconsciemment par le cerveau. Justement parce qu’on n’en a pas conscience. Pour s’en faire une idée on peut se reporter, entres beaucoup d’autres, au livre de Stanislas Dehaene « la conscience expliquée » où il donne de nombreux exemples d’opérations, certaines complexes, faites par le cerveau sans que nous en ayons conscience.
Contrairement à Dehaene, je ne définis pas les opérations faites consciemment comme « la conscience ». En effet, même dans ces opérations nous n’avons pas conscience de la façon dont elles sont effectuées matériellement. Je définis vraiment la conscience comme le récit que l’on se fait. Même lorsqu’on se dit « j’ai cherché dans ma mémoire telle information » on ne sait pas réellement ce que notre cerveau a fait. On sait juste que plusieurs informations nous sont venus « à l’esprit », qu’on les a rejeté car ce n’était pas les bonnes mais en se disant « là je me rapproche », « là je m’éloigne » puis enfin la bonne information est arrivée.