II.1.L’intégration du temps au sein des structures cérébrales

La perception de notre environnement est basée sur des motifs spatio-temporels d’activité neuronale, qui sont le résultat des entrées sensorielles. En décodant ces motifs, le cerveau interprète ce qui est perçu.

Il est important de séparer les dimensions temporelles et spatiales, l’une de l’autre. Dans le cas de la vision, les lignes horizontales et verticales activent différentes régions spatiales de la rétine. En ce qui concerne l’audition, des tons de fréquences distinctes activent différentes régions spatiales de la cochlée. Ainsi, au cours du temps, le même groupe de cellules répond à deux stimuli ayant même fréquence (ou même orientation spatiale). En conséquence, il faut donc un mécanisme spécifique (i.e. un autre groupe de cellules) pour répondre sélectivement à la durée des événements. Ceci peut s’effectuer par le biais d’une transformation de la dimension temporelle vers la dimension spatiale, qui pourrait être opérée par la machine cérébrale.

Cette première opération permet donc d’obtenir les événements, extraits du flux temporel des signaux sensoriels. L’ordre sériel de ces événements et des actions est critique pour l’étude de la cognition et du comportement. En abordant cet aspect, il y a plus de cinquante ans, Lashley (1951) postulait que le cerveau analysait et contrôlait l’ordre sériel, en utilisant les motifs spatiaux d’activités neuronales (les idées). Pour contrôler les séquences d’actions, ces motifs spatiaux devaient être transformés en actions dans le temps, par un procédé qu’il a dénommé « syntaxe » dans la formation du langage par les idées (Beiser et Houk, 1998).

Des enregistrements de cellules ont été effectués chez le primate en train d’exécuter des tâches sensori-motrice de reproduction de séquences (Barone et Joseph, 1989). Les réponses qui sont induites par les séquences pendant la période précédant la réponse motrice peuvent représenter la conversion des séquences temporelles des entrées sensorielles en un motif spatial d’activité neuronale.

Un tel motif peut représenter les commandes de la conversion inverse, c’est-à-dire d’un motif spatial vers un motif temporel, qui sera à l’origine du mouvement. Cette étude prouve l’existence d’un mécanisme effectuant ces conversions, donnant ainsi crédit aux idées qu’avait exprimées Lashley en 1951 (Barone et Joseph, 1989).

Notre système nerveux traite les informations sensorielles au cours du temps, ainsi que leurs durées. Il faut maintenant pouvoir tester si une carte fonctionnelle dédiée à ce traitement peut être utilisée dans une implémentation informatique pour résoudre les problèmes liés à la dimension temporelle, traités par ces fonctions du cerveau.