DEA de sciences cognitives - Christophe Chomant

cuttinglettersAI and Robotics

Oct 20, 2013 (3 years and 5 months ago)

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Christophe Chomant

Mémoire de Dea de sciences cognitives

sur la question du temps

DEA de sciences cognitives

Ehess


Ens Ulm


École Polytechnique


Année 2004


Discipline

: philosophie de la cognition


présenté et soutenu par

Christophe CHOMANT


pendant l
’année universitaire 2003
-
2004


QUE MESURE L’HORLOGE INTERNE

?

Philosophie du temps et neurosciences



sous la direction de Monsieur Roberto Casati,

Directeur de recherche au CNRS (Institut Jean Nicod, ENS)

Sommaire


Introduction

11

Questions philosophiques sur le temps

13

Un ensemble de notions temporelles

13

Questionnements des philosophes sur les différents as
pects du
temps

14

L’heure indique
-
t
-
elle le temps

?

15

Se succèdent
-
ils des moments temporels ou des positions spatiales

?

15

Passé et futur existent
-
ils

?

16

D’où proviennent les idées de passé et futur

?

17

Passé et mémoire

; futur et imagination

18

Les propriétés temporelles d’époque ne distinguent pas des états du
monde mais de la cognition

18

D’étroites relations entre idée de temps et phénomène de mouvement

19

Quel(s) phénomène(s) recouvre la sensation de durée subjective

?

19

Qu’est
-
ce qu’une durée objective

?

19

En quoi consiste ‘d’évaluer une durée extérieure’

?

20

Récapitulation des questionnements philosophiques

20

Les sy
stèmes perceptifs, constamment impliqués dans la production
de la sensation de durée

21

Le langage, reflet non pas du monde mais de l’esprit

21

Examen d’une fonction cognitive traitant certain
s des aspects du
temps

: l’horloge interne

23

Comment les neuroscientifiques envisagent aujourd’hui le
fonctionnement de l’horloge interne

23

Hoagland et l’idée d’impulsions chronométriques in
ternes

23

Treisman, Hicks

; attention et déclenchement d’un chronomètre

24

Le modèle actuel

: Church, Gibbon, Meck

25

Modèles de Treisman
versus

Gibbon
-
Church
-
M
eck

25

Treisman

25

Gibbon
-
Church
-
Meck

26

Particularités observées sur le fonctionnement de l’horloge interne et
l’évaluation des durées objectives

26

Divertissement de l’attention et sous
-
estimation de la durée évaluée

26

Facteurs de variations de vitesse de l’horloge interne

: température,
vieillissement, stress, maladie de Parkinson, drogues,
hypod
opaminergie

27

Implication des cellules dopaminergiques

28

Anatomie du système nigro
-
striatal

29

Buonomano

: globalité et omniprésence des informations temporel
les

30

Le système dopaminergique comme ‘horloge’

: Woodward

31

Les zones cérébrales de l’horloge interne et leurs fonctions

32


6

Le système nigro
-
striatal

32

Le cervelet

33

Le thalamus

33

Le cortex frontal

34

Évaluation des durées et calcul cortical

34

Mémoi
re de travail

34

Cortex pariétal inférieur droit et attention

34

Cortex temporal gauche et succession

35

L’aire motrice supplémentaire (AMS)

35

Schématisation cérébro
-
fonctionnelle générale

35

Les différents modules du cerveau et leurs fonctions

36

Que mesure l’horloge interne

?

37

Bilan

des données en présence

37

Récapitulation des définitions et questionnements philosophiques sur
la notion de durée

37

Récapitulation des connaissances neuroscientifiques sur l’évaluation
des
durées

37

Questions émergeant de ces deux approches

38

Les données supposées par les deux approches sont
-
elles
compatibles

?

39

Accumulateur ou compteur

?

39

Quelles procédures sont mises en œuvre dans l’appréhension
des différents types de durée

?

40

La sensation subjective ‘d’écoulement de durée’

40

Sensation de duré
e subjective et mémoire

41

Évaluation de la durée d’un phénomène extérieur

42

Expression sous forme d’unités conventionnelles

43

Comparaison de deux durées exté
rieures

44

Durée extérieure ‘vide’ comprise entre deux stimuli bornants

44

Tableau des processus mis en œuvre dans le cas des durées subjective,
bornée et continue

45

Que mesure l’horloge interne

?

45

Récapitulation des réflexions sur les procédures de l’horloge interne

45

Qu’est
-
ce qu’une durée

?

46

L’horloge interne
reçoit
-
elle des informations sur des propriétés
temporelles du monde, ou des informations ‘temporalisées’ sur la
base de perceptions purement spatio
-
dynamiques

?

46

Un traitement cognitif implicite interposé entre le monde e
t la
conscience

47

Qu’est
-
ce qu’une durée

?

48

La cognition mesure
-
t
-
elle la durée d’un phénomène extérieur

?

48

Qu’est
-
ce que le temps

?

49

Conceptions du temps réalistes
versus

cognitiviste

49

Schématisations réaliste et cognitiviste du temps

49


7

Les causes de l’unanimité temporaliste réaliste

50

Quel est le statut d’existence du temps

?

50

Le temps existe
-
t
-
il

?

51

Fonction des représentations temporelles, concomitances spatiales et
survie de l’animal

51

Éliminer les expressions temporalistes extra
-
mentales

?

52

Jugements et implications

53

Questions ouvertes

53

Récapitulation de la troisième partie

54

Conclusion

55

Bibliographie

59

Philosophie

59

Les penseurs sceptiques quant à l’existence du temps comme propriété
du monde
extérieur

59

Principales références anglo
-
saxonnes sur le temps

59

Le courant anglo
-
saxon ‘présentiste’

60

Psychologie

60

Neuros
ciences

60

Textes de synthèse

60

Textes pionniers

61

Panorama des principaux chercheurs mondiaux

61

Travaux d’équipes françaises

62

Travaux en neuro
-
imagerie

62




Nous devons considérer notre perception des choses
dans le temps comme une illusion comparable (…) à celle
qui nous fait voir brisé un bâton droit quand i
l pénètre
dans l’eau. J’ai cessé de croire, après l’enfance, que le
bâton était réellement brisé. Mais (…) je continue à avoir
des sensations visuelles semblables à celles que j’ai en
regardant un bâton brisé à l’air libre. L’illusion du temps
est de cette

espèce


bien qu’elle soit beaucoup plus
générale et beaucoup plus difficile à saisir. Elle dissimule
une partie de la vérité, elle incline à un jugement faux


car la conclusion la plus évidente de notre expérience (…)
est d’affirmer que les choses sont
réellement dans le
temps.

John McTaggart


Le temps s’en va, le temps s’en va, ma Dame…

Las

! le temps, non, mais nous nous en allons…

Ronsard


Un grand merci à Roberto Casati,


conseiller, lecteur et correcteur


à la fois éclairé, patient, exigeant,


dispo
nible et infatigable.

Introduction


La question de l’essence et de la nature de ce que nous appelons le
‘temps’ est l’une des plus anciennes


et des plus difficiles



de la
philosophie.
«

Qu’est
-
ce donc que le temps

? Si personne ne m’interroge,
je le sa
is

; si je veux répondre à cette demande, je l’ignore

»
, notait Saint
Augustin
1
. La formule, par son aspect paradoxal, est abondamment citée
dans la littérature, sans forcément être élucidée

: pour quelle(s) raison(s)
précisément l’idée de temps est
-
elle p
our l’esprit à la fois limpide et
indéfinissable

? Pour des raisons relatives aux propriétés du phénomène

?
Ou des raisons liées aux conditions de production des idées qui lui sont
relatives

?

Les notions temporelles décrivent
-
elles des phénomènes apparten
ant au
monde extérieur, ou des constructions de l’esprit

? Sur la base de quels
phénomènes du monde ces idées se construiraient
-
elles

? Selon quelles
modalités cognitives

? Ces questions ouvrent des champs de recherche dans
le domaine de la philosophie, de

l’anthropologie des croyances et des
sciences cognitives. En effet, si les notions temporelles ne recouvraient que
des constructions de l’esprit, la philosophie aurait à se nourrir des
neurosciences.

Nous essaierons ici de réfléchir à cette essence, en po
rtant notre
attention, de façon toute modeste et préliminaire, sur la notion particulière
de ‘durée’. Que mesure l’horloge interne

? Ce qu’elle mesure peut
-
elle
nous éclairer sur l’essence d’une durée

?

Dans une première partie, consacrée à la philosophie,

nous
inventorierons et interrogerons différentes notions temporelles. Nous
présenterons ensuite une synthèse des connaissances actuelles en
neurosciences dans le domaine de ‘l’horloge interne’, qui a pour fonction
d’évaluer des ‘durées extérieures’. Nous
confronterons enfin ces
connaissances aux questionnements philosophiques relatifs à l’idée de
durée

: quelles sont les conditions matérielles du fonctionnement de



1

Saint Augustin,
Confessions
, Chapitre XIV

-

Qu’est
-
ce que le temps

?

;


12

l’horloge interne

? Quelle est la nature d’une durée

? Quelle peut être
l’essence du temps

?

Questions philosophiques sur le temps

Un ensemble de notions temporelles

L’idée de temps ne recouvre pas une unicité mais une multiplicité de
notions

:

L’heure
, qui est indiquée par les horloges, les montres ou les cadrans
solaires (mais pas les chronomèt
res) est l’une des acceptions du temps

:
«

What time is it

?

» dit
-
on en anglais. Dans la langue française, l’heure
reste une notion qui, par sa variation permanente, est une marque de
‘l’écoulement’ et de ‘l’existence’ du temps

: «

Il est déjà telle heure

».

L’instant

:

«

L’appareil se déclenche à un temps donné

» et «

Ils sont
arrivés en même temps

» révèlent que l’esprit attribue une propriété
temporelle à l’instant, qui serait comme un point particulier sur une ‘ligne
d’écoulement’ du temps (compris com
me ensemble du passé et du futur).
L’existence de ces points transcende la notion d’heure, qui n’en est qu’une
graduation

: la simultanéité de deux événements les confond par exemple
dans un même instant qui n’exige pas d’heure.

Une autre acception de l’in
stant est celle d’une durée courte.

La succession

:

«

L’effondrement s’est produit après la collision

» ou
«

Il est arrivé après lui

» indiquent une idée de succession temporelle entre
deux événements.

L’ensemble du passé et du futur

:
Le terme de temps dé
signe
également l’ensemble des époques de ‘passé, présent et futur’. Cette notion
dépasse celle de la simple succession
2

parce que l’idée de succession
d’événements est incluse à l’intérieur de chaque époque. Elle est, dans le
sens commun, l’acception la p
lus répandue du temps.

La durée objective

:
Appelons ‘durée objective’ la valeur mesurant
‘l’espace temporel’ entre deux événements du monde, et s’exprimant sous
forme de secondes, minutes, heures, etc… Ainsi

: «

Le TGV a mis trois
heures pour relier Paris

à Marseille

». Ce caractère normé et universel
permet de comparer entre elles des durées d’événements. L’instrument qui



2

ainsi que le distinguait également McTaggart par ses séries ‘A’ (passé, présent, futur) et ‘B’ (antériorité,
postériorité).


14

a pour fonction première de mesurer des durées objectives est le
chronomètre.

Une montre peut également être utilisée comme chronomètre

pour
mesurer des durées objectives. Une telle opération procède alors par
soustraction entre deux valeurs horaires, repérées aux instants de début et
de fin du phénomène observé.

«

Combien de temps mets
-
tu pour venir

?

» révèle que la durée est une
accept
ion du temps.

La durée subjective

:
Même lorsque je suis immobile dans une chambre
noire et silencieuse, je perçois la sensation que quelque chose se passe et
que ‘du temps s’écoule’.

L’évaluation d’une durée extérieure

:
Parfois, la capacité interne
d’app
récier le ‘temps qui passe’ essaie d’évaluer avec précision des durées
objectives extérieures (qui sont mesurées par les chronomètres). Il s’agit
d’une situation fréquente et de la vie ordinaire et des expériences menées
en laboratoire.

Les neurosciences s
e limitent généralement à l’étude du temps sous sa
notion (ou acception) de durée, qui n’est qu’un aspect des notions
temporelles.


L’idée de temps recouvre différentes notions et acceptions


heure,
instant, succession, passé et futur, durée objective, du
rée subjective,
évaluation d’une durée extérieure…



dont les propriétés
phénoménologiques et cognitives seraient distinctes. L’ensemble du passé
et du futur, et l’idée de succession sont les significations les plus répandues
du terme de temps. Bien qu’ils

soient parfois confondus avec le temps lui
-
même, les autres termes en désignent plutôt des notions, marques ou
aspects particuliers.

Questionnements des philosophes sur les différents aspects du temps

Qu’est
-
ce que le temps

? Nombreux sont les philosophes

qui ont tenté de
le définir. Certains, comme Aristote (384
-
322 av

JC), Saint Augustin (354
-
430) ou John McTaggart (1866
-
1925), interrogent jusqu’à son existence
même. Quelles sont ces interrogations

?


15

L’heure indique
-
t
-
elle le temps

?

«

Qu’est
-
ce donc qu’
indiquent vraiment les horloges (…)

? Ce n’est pas
le temps lui
-
même qui se montre, seulement un mouvement spatial des
aiguilles

»
, remarque le physicien Étienne Klein
3
. Une montre présente en
effet simplement des aiguilles en mouvement. Qu’indiquent ces a
iguilles

?
Une réponse pourrait être

: la position angulaire de la montre à la surface
de la terre par rapport à l’axe terre
-
soleil

: «

il est 3

heures à ma montre

»
signifie que ma position à la surface de la terre (ou celle du méridien de
mon fuseau hora
ire) forme un angle de 45° avec l’axe terre
-
soleil. Même si
«

on est d’avis que le temps est le mouvement de la sphère céleste, parce
que par lui les autres mouvements sont mesurés, et même le temps est
mesuré par ce mouvement
4

»
, peut
-
on affirmer que dans

la relation bijective
entre position des aiguilles et position angulaire de la montre par rapport à
l’axe terre
-
soleil, il y ait du temps

? Ce dernier serait
-
il un ajout de l’esprit
à une relation seulement spatiale et dynamique

?

Se succèdent
-
ils des mom
ents temporels ou des positions spatiales

?

Le temps comprend une idée de succession. Mais cette idée recouvre
-
t
-
elle un phénomène de succession temporelle ou spatiale

? Deux positions
d’un mobile se succèdent
-
elles dans le temps ou dans l’espace

? Il semb
le
d’abord que deux états que nous interprétons comme étant ‘successifs’ n’en
sont pas moins présents l’un et l’autre. Une succession, ensuite, semble
d’abord spatiale

:
«

l’antérieur et le postérieur sont d’abord dans le lieu

:
là ils sont par position

»
,

note Aristote
5
.

McTaggart définit comme ‘série

A’ ce que nous appelons la succession
‘du passé, du présent et du futur’, et comme ‘série

B’ la succession plus
abstraite de ‘l’antérieur et du postérieur’. Il hypothétise enfin une ‘série C’,
qui rendrait co
mpte d’un ordre non temporel caractérisant des phénomènes
existant dans le monde, et à partir de laquelle l’esprit construirait la
‘série

B’

: l’idée de succession temporelle émanerait ainsi de la perception
de phénomènes du monde qui se succèdent seulemen
t dans l’espace (selon
la ‘série C’)

:
«

[on peut définir une ‘série C’ qui] n’est pas temporelle, car



3

Klein Étienne, 2002,
Le Temps existe
-
t
-
il

?
, Éditions Le Pommier, p.

20

;

4

Aristote,
Physique
, liv
re IV, Chapitre 14, Le transport circulaire est le mouvement de référence

;

5

Aristote,
Physique
, livre IV, Chapitre 11, Définition du temps

;


16

elle n’implique aucun changement, seulement un ordre. (…) L’introduction
du changement et du temps dans les relations de la série C transforme ces
derniè
res en relations d’antériorité et de postérité
6

»

et
«

il est (…) possible
que les entités que nous percevons comme des événements au sein d’une
série temporelle forment, en réalité, une série non temporelle
7

».

En définitive, la succession temporelle des
événements du monde est
-
elle l’effet d’une propriété temporelle de ces événements ou de la
construction par la cognition d’une propriété temporelle abstraite sur la
base de la perception d’une succession purement spatiale se déroulant au
présent

?

Passé et

futur existent
-
ils

?

L’un des indices les plus communément cités dans la mise en doute de
l’existence objective et extérieure du temps est la non
-
existence objective
d’événements considérés comme passés ou futurs, et par conséquent des
époques de passé et

futur elles
-
mêmes. Ainsi

:
«

Que le temps n’est
absolument pas, ou est à peine et confusément, on pourrait le présumer à
partir de ce qui suit. (…) Quelque chose de lui est passé et n’est plus, alors
que quelque chose de lui est à venir et n’est pas encor
e. (…) Or on peut
être d’avis qu’il est impossible que ce qui est composé de non
-
étants
participe de l’existence

»
(Aristote
8
).
«

Le passé et l’avenir, co
m
ment sont
-
ils, puisque le passé n’est plus, et que l’avenir n’est pas encore
9

? (…) S’il
est vrai que

l’avenir et le passé soient, où sont
-
ils

? (…) Où qu’ils soient,
ils n’y sont ni passé, ni futur, mais présent
10
???«??&H?TXL?GHYLHQW?pYLGHQW?HW?
FODLU??F¶HVW?TXH?OH?IXWXU?HW?OH?SDVVp?QH?VRQW?SRLQW
11

»

(Saint Augustin).

Les événements que nous appelons passés

ou futurs n’étant pas
directement perceptibles ou productibles, ceux
-
ci n’auraient pas
d’existence, non plus que les époques dans lesquelles l’esprit les classe.




6

McTaggart John, 1908, The Unreality of Time,
Mind
, 457
-
474, repris et modifié dans
Philosophical Studies
,
New Y
ork, Longman, Greens, 1934, pp

110
-
131

; trad. S. Bourgeois
-
Gironde, dans
McTaggart

: temps, éternité,
immortalité
, 2000, L’Éclat, Paris, p.

98

;

7

McTaggart,
op. cit
, p.

115

;

8

Aristote,
Physique
, livre IV, Chapitre 10, Apories sur l’existence du temps

;

9

Saint Augustin,
Confessions
, Chapitre XIV

-

Qu’est
-
ce que le temps

?

;

10

Ibid.
, Chapitre XVIII
-

Comment le passé et l’avenir sont présents

;

11

Ibid.
, Chapitre XX
-

Quel nom donner aux différences du temps

?

;


17

Se démarquant de ces approches ontologiques, l’argument de McTaggart
se veut plus logique et
analytique. Pour lui, les propriétés de ‘passé, présent
et futur’ pour un même événement sont incompatibles

:
«

Le passé, le
présent et le futur sont des déterminations incompatibles. Chaque
événement doit posséder l’une ou l’autre, mais aucun événement ne

peut en
posséder plus d’une. (…) Pourtant tous les événements les possèdent
ensemble. Si M est passé, il a été présent et futur. S’il est futur, il sera
présent et passé. S’il est présent, il a été futur et il sera passé. Ainsi les
trois termes incompatib
les sont prédicables de chaque événement, ce qui
est clairement contradictoire avec leur caractère incompatible
12
. (…) Les
distinctions de passé, présent et futur sont essentielles au temps et si ces
distinctions ne peuvent jamais être appliquées avec vérit
é à la réalité, alors
il n’y a aucune réalité dans le temps
13

».

Événements passés et futurs n’existeraient pas. Les souvenirs ou les
projections, et les phénomènes produisant ces images ne se dérouleraient
qu’au présent.

D’où proviennent les idées de passé

et futur

?

Si passé et futur n’ont pas de réalité dans le monde extra
-
mental,
pourquoi les humains utilisent
-
ils les termes de ‘passé’ et ‘futur’

? Quelle
est l’origine de ces idées

? Recouvrent
-
elles quelque phénomène du monde
(peut
-
être intra
-
mental)

?
Si oui, lequel

? Les philosophes supputent une
implication de la cognition

: pour Saint Augustin, la triade temporelle
n’existe que dans l’esprit

:
«

Il y a trois temps, le présent du passé, le
présent du présent et le présent de l’avenir. (…) Ce triple mo
de de
présence existe dans l’esprit
14

»
. Pour Spinoza (1632
-
1677),
«

le temps
n’est pas une affection des choses, mais seulement un simple mode de
penser
15

»
. C’est Kant (1724
-
1804) qui suggère le plus le caractère cognitif
de l’essence du temps

: celui
-
ci e
st
«

purement et simplement une condition
subjective de notre (humaine) intuition (…). En lui
-
même, hors du sujet, il
n’est rien. (…) [Il] n’est pas inhérent aux objets eux
-
mêmes, mais
simplement au sujet qui les intuitionne. (…) Le temps ne peut être une



12

McTaggart, 1908, The Unreality of Time, t
raduit par Bourgeois
-
Gironde Sacha,
op. cit.
, p.

107

;

13

Ibid.
, p.

102

;

14

Confessions
, Chapitre XX
-

Quel nom donner aux différences du temps

?

;

15

Spinoza,
Pensées métaphysiques
, 1
ère

partie, chapitre

4, De la durée et du temps

;


18

détermination de phénomènes extérieurs

: il n’appartient ni à une figure ni
à une position. (…) Le temps n’est rien d’autre que la forme du sens
interne, c’est
-
à
-
dire de l’intuition que nous avons de nous
-
mêmes et de
notre état intérieur
16

»
.

Passé et mémoi
re

; futur et imagination

Plus précisément, si l’on distingue idées de passé et de futur, il
semblerait que la mémoire soit impliquée dans la production de la
première, et l’imagination (ou ‘l’anticipation’) dans la production de la
seconde

:
«

Le présent
du passé, c’est la mémoire

; (…) le présent de
l’avenir, c’est son attente
17
???«??7RXWH?OD?YLH?GH?PD?SHQVpH?Q¶HVW?TXH?
mémoire

: par rapport à ce que j’ai dit

; qu’attente, par rapport à ce qui
me reste à dire
18

»
(Saint Augustin). Mémoire et imagination géné
reraient
au présent des images que l’esprit étiquetterait comme respectivement
‘passées’ et ‘futures’


et se rapportant à des événements qui n’existent pas.

Les propriétés temporelles d’époque ne distinguent pas des états du
monde mais de la cognition

En
conséquence, dit McTaggart,
«

mon anticipation d’une expérience M,
l’expérience elle
-
même et son souvenir sont trois étapes qui possèdent
différentes qualités. Mais ce ne sont pas l’événement M futur, l’événement
M présent et l’événement M passé qui possèd
ent ces trois qualités
différentes. Elles sont possédées par trois événements distincts l’un de
l’autre

: l’anticipation de M, l’expérience de M et le souvenir de
M
19
.

(…)
La source de notre croyance dans l’ensemble de ces distinctions vient (…)
dans la dif
férence entre les actes de perception, de remémoration et
d’anticipation
20

»
. Autrement dit, les distinctions de ‘passé, présent, futur’
ne discrimineraient pas des propriétés d’états du monde mais de la
cognition

: un événement ‘passé’ ou ‘futur’ ne serait

pas passé ou futur
mais serait une représentation produite (au présent) par la mémoire ou par
l’imagination.




16

Kant,
Critique de la r
aison pure
, Deuxième section, Du temps, Conséquences tirées de ces concepts

;

17

Confessions
, Chapitre XX
-

Quel nom donner aux différences du temps

?

;

18

Confessions
, Chapitre XXVIII
-

L’esprit est la mesure du temps

;

19

Ibid.
, p.

109

;

20

Ibid.
, p.

112

;


19

D’étroites relations entre idée de temps et phénomène de
mouvement

Si le temps est une construction cognitive, quels sont les phénomènes
extérieur
s nourrissant cette construction

? Aristote est le premier à pointer
du doigt les récurrentes accointances entre mouvement et notion de temps

:
«

Non seulement nous mesurons le mouvement par le temps, mais aussi le
temps par le mouvement du fait qu’ils son
t définis l’un par l’autre
21
???«??
&¶HVW?VLPXOWDQpPHQW?TXH?QRXV?SHUFHYRQV?OH?PRXYHPHQW?HW?OH?WHPSV???«??
4XDQG?QRXV?VRPPHV?G¶DYLV?TX¶XQ?FHUWDLQ?WHPSV?V¶HVW?pFRXOp??
VLPXOWDQpPHQW?QRXV?VRPPHV?G¶DYLV?TX¶XQ?FHUWDLQ?PRXYHPHQW?D?HX?OLHX
. Et
de conclure

:
Le temps e
st soit un mouvement soit quelque chose du
mouvement
22

»
. À défaut d’être lui
-
même un mouvement, le temps serait
-
il
un produit cognitif (implicite) de la perception de mouvements (extra
-

et/ou
intra
-
cérébraux)

?

Quel(s) phénomène(s) recouvre la sensation de

durée subjective

?

S’il n’existe que du présent, quel phénomène peut recouvrir la sensation
de durée subjective

? Saint Augustin implique la cognition

:
«

Le temps est
une sorte d’étendue
23
???«??4XHOOH?>HQ@?HVW?OD?VXEVWDQFH

? (…) Ne serait
-
ce
pas mon espri
t même
24

? (…) La durée s’accomplit par l’action présente de
l’esprit
25

»
. Et Aristote suggère la perception d’un mouvement intra
-
cérébral

:
«

Si à la fois il fait obscur et que nous ne percevons rien par
notre corps mais qu’un certain mouvement ait lieu dan
s notre âme,
immédiatement nous sommes d’avis que simultanément un certain temps
s’est aussi écoulé
26

»
. Ainsi, la sensation de durée subjective, d’écoulement
de temps, pourrait émaner de la perception d’un mouvement se déroulant à
l’intérieur de la cogniti
on.

Qu’est
-
ce qu’une durée objective

?

Une durée objective est une valeur qui mesure quelque chose. Mais
quoi

? Si l’heure exprime une position géographique relative à l’axe terre
-



21

Aristote,
Physique
, Chapitre 12, Quatre propriétés du temps

;

22

Ibid.
, Chapitre 11, Remarques préliminaires à la définition du temps

;

23

Confessions
, Chapitre XXIII
-

Nature du temps

;

24

Confessions
, Chapitre XXVI
-

Le temps n’est pas la mesure du temps

;

25

Confessions
, Chapitre XXVII
-

Comment nous mesurons le temps

;

26

Physique
, Chapitre 11, Remarques préliminaires à la définition du temps

;


20

soleil, une durée objective (qui est une soustraction entre deux valeurs
hor
aires) n’exprimerait
-
elle pas une certaine quantité de mouvement de
rotation de la terre

? «

Un trajet de trois heures

» pourrait ainsi signifier
«

coexistant à 45° de rotation de la terre

».

En quoi consiste ‘d’évaluer une durée extérieure’

?

S’il n’exist
e que du présent, que signifie ‘d’évaluer une durée
extérieure’, comme par exemple celle du vol d’un papillon traversant mon
jardin ou celle d’un stimulus visuel ou sonore proposée dans le cadre d’une
expérience de laboratoire

? Évaluè
-
je une durée qui se
déroule dans le
monde

? du monde, autre chose qu’une durée

? Évaluè
-
je quelque chose
produit par ma cognition, en connexion à un événement du monde

? Saint
Augustin pressent que la mesure d’une durée extérieure est l’effet du
traitement d’un phénomène inté
rieur nourri par la perception d’un
phénomène extérieur (qui n’est pas forcément une ‘durée temporelle’)

:
«

Ce n’est (…) pas elles [les syllabes brèves et longues d’un vers] que je
mesure, puisqu’elles ne sont plus, mais quelque chose qui demeure dans
ma
mémoire, profo
n
dément imprimé. C’est en toi, mon esprit, que je
mesure le temps, (…) que je mesure l’impression qu’y laissent les réalités
qui passent. (…) Je la mesure, et non les objets qui l’ont fait naître par leur
passage
27

»
. Le cerveau pourrait évalu
er une durée extérieure par la
perception et la mesure d’un mouvement se déroulant en son sein et
connecté à (généré par) la perception d’événements extérieurs. Saint
Augustin note d’ailleurs également que l’évaluation d’une durée implique
l’usage d’une mé
moire.

Récapitulation des questionnements philosophiques

L’heure indiquée par l’horloge exprime
-
t
-
elle une propriété temporelle
ou une position géographique

? Se succèdent
-
ils des moments temporels ou
des positions spatiales

? Passé et futur existent
-
ils

?

Si non, quelles sont les
conditions de production de ces idées

? Quelles sont les relations entre idée
de temps et mouvement

? Quels phénomènes recouvrent les notions de
durée subjective et objective

? Quels processus sont à l’œuvre dans
‘l’évaluation de
durées extérieures’

? Nous essaierons d’éclairer, par



27

Confessions
, Chapitre XXVII
-

Comment nous mesurons le temps

;


21

l’examen de l’horloge interne, les questions soulevées par la notion de
durée.


Deux derniers points, enfin, méritent attention

:

Les systèmes perceptifs, constamment impliqués dans la production
de la
sensation de durée

Une des raisons pour lesquelles l’esprit est spontanément convaincu de
l’appartenance du temps au monde extérieur réside peut
-
être dans la
permanence d’implication des systèmes perceptifs dans la construction des
idées temporelles. Kant
voit cette source d’illusion

:
«

Puisque notre
intuition est toujours sensible, jamais dans l’expérience ne peut nous être
donné un objet qui ne s’inscrive sous la condition du temps
28

»
. Le fait que
la conscience ne puisse voir le monde tel qu’il est réell
ement, expurgé des
propriétés temporelles que lui attribuent de façon automatique des
traitements cognitifs intermédiaires, est peut
-
être l’une des causes de cette
irrésistible impression que le temps est un phénomène appartenant au
monde.

Le langage, refl
et non pas du monde mais de l’esprit

Le langage, ensuite, désigne moins des états et phénomènes réels du
monde que des productions générées en aval des systèmes perceptifs et de
traitements cognitifs automatiques et inconscients. En conséquence, le
langage

ne décrivant pas le monde mais ce que perception et cognition
délivrent à la conscience, il n’est pas à même de nous permettre d’en saisir
les propriétés réelles. Tout comme une cornée rouge innée ferait à nos yeux
du rouge une propriété du monde, le lang
age, bâti sur un traitement
temporaliste des phénomènes du monde, renforcerait cette intime
conviction que le temps en est une propriété.


Nous examinerons ici


de façon très brève



les relations possibles entre
‘horloge interne’ et production des sensat
ions et idées de durée. Ce choix
découle de deux raisons principales

: d’abord, l’évaluation des durées
extérieures est l’un des seuls aspects du temps explorés par les



28

Kant,
Critique de la raison pure
, Deuxième sect
ion, Du temps

;


22

neurosciences

; ensuite, l’idée (ou la sensation) de durée joue probablement
un rôle fo
ndateur pour la construction de l’ensemble des notions
temporelles.

Examen d’une fonction cognitive traitant certains des
aspects du temps

: l’horloge interne

L’hypothèse qu’existe dans le cerveau un système permettant de
‘mesurer’ des durées extérieures
et les expériences qui lui sont associées est
ancienne de quelques décennies. Nous retracerons ici les explorations
menées dans ce domaine pour essayer d’en cerner le fonctionnement. Nous
espérons approcher ainsi la nature phénoménale d’une durée.


À noter

que, malgré son nom, l’horloge interne n’indique pas l’heure
mais évalue des durées extérieures, de l’ordre de dixièmes de secondes à
quelques minutes. Sa fonction réelle est celle d’un chronomètre, dont elle
gagnerait à porter le nom. Cela dit, nous nous

alignerons dans ce qui suit
sur l’usage courant.

Comment les neuroscientifiques envisagent aujourd’hui le
fonctionnement de l’horloge interne

Hoagland et l’idée d’impulsions chronométriques internes

Bien que M.

François l’ait précédé de quelques années da
ns l’exploration
des relations entre température du corps et appréciation des durées
extérieures
29
, le psychologue Hudson Hoagland est souvent cité comme
étant l’initiateur de l’idée d’horloge interne. En 1933, alors que sa femme
souffre d’une importante fi
èvre, il remarque qu’elle surestime les durées
pendant lesquelles il s’absente de sa chambre. Hoagland s’enquiert alors de
chronométrer le décompte à voix haute par sa femme des secondes, et
s’aperçoit que cette vitesse de décompte augmente de façon propor
tionnelle
à la température du corps. Il suppute alors l’existence de cellules ou
mécanismes biologiques qui généreraient des impulsions régulières servant
à évaluer la durée des événements extérieurs (comme le déplacement d’un



29

François M, 1927, Contributions à l’étude du sens du temps

: la température interne comme facteur de variation
de l’appréciation subjective des durées,
L’Année Psychologique
, 27, 186
-
204

;


24

mobile ou le décompte des sec
ondes)


la fréquence de ces impulsions se
trouvant influencée par la température du corps
30
.

Cette observation inspirera au cours des décennies suivantes différentes
expériences où l’on n’hésitera pas à introduire des volontaires dans des
chambres chauffée
s à 65°

C, ou à les affubler de coiffes chauffantes.
Quoique de nombreux cobayes humains perdirent conscience, on observa
que la variation de température pouvait faire varier l’appréciation des
durées jusqu’à 20

%. On en déduisit qu’un processus physique s
erait bien à
l’œuvre dans le cerveau pour apprécier les durées
31
.

Treisman, Hicks

; attention et déclenchement d’un chronomètre

Reprenant l’hypothèse d’Hoagland, le psychologue anglais Michael
Treisman ébauchera dans les années 1960 un schéma d’horloge inte
rne, qui
sera la base des modèles actuels, et dans lequel des impulsions sont
comptabilisées, stockées et comparées, permettant la production d’une
réponse
32

(schéma page suivante).

Dans les années 1970, l’Américain Robert Hicks met en avant le rôle
importa
nt de l’attention dans l’évaluation des durées par l’horloge interne
33
.
Plus cette attention


ou ‘l’attente’ du sujet



est aiguisée, meilleure est
l’évaluation des durées. Un sujet qui n’aurait pas focalisé son attention sur
une durée à évaluer et serait
interrogé
a posteriori

serait contraint de
fournir un gros effort pour essayer de retracer les événements. Selon Hicks,
il y aurait dans le cas d’une évaluation de durée l’activation d’un
chronomètre, lequel serait déclenché au premier événement bornant, p
uis
interrompu au second. Une quantité de quelque chose accumulée entre le
déclenchement et l’interruption serait mesurée, puis, par calcul,
transformée approximativement en valeur conventionnelle (sous forme de
secondes par exemple).




30

Hoagland H, 1933, The physiological control of

judgments of duration

: evidence for a chemical clock,
Journal
of General Psychology
, 9, 267
-
287

; 1935,
Pacemakers in relation to aspects of behaviour
, New York, MacMillan

;

Hoagland H, 1935,
Pacemakers in relation to aspect of behaviour
, New York, McMil
lan

;

31

Bell CR, 1966, Control of time estimation by a chemical clock,
Nature
, 210, 1189
-
1190

;

Alderson MJ, 1974, Effect of increased body temperature on the perception of time,
Nursing Research
, 23, 42
-
49

;

32

Treisman M, 1963, Temporal discrimination and

the indifference interval

: implications for a model of the
‘interval clock’,
Psychological Monographs
, 77, whole number 576

;

33

Hicks RE & al., 1976,
American Journal of Psychology
, 89(4), p.

719

;


25

Le modèle actuel

: Ch
urch, Gibbon, Meck

Russell Church
34
, John Gibbon et Warren Meck
35

vont, dans les années
1980, consolider et affiner cette ébauche. Selon leur modèle, un événement
initial, perçu par les systèmes sensoriels, déclencherait un interrupteur qui
laisserait s’emma
gasiner quelque chose dans une sorte d’accumulateur. La
nature de ce qui s’accumule n’est pas encore précisément définie. Il s’agit
peut
-
être d’une certaine quantité d’impulsions
36
, sans que la nature de ces
impulsions soit elle
-
même non plus clairement déf
inie (même si on
l’associe à l’activité des cellules dopaminergiques de la substance noire, à
proximité des ganglions de la base
37
). La perception d’un événement final
clorait interrupteur et accumulation. L’accumulateur contiendrait alors une
certaine quan
tité de quelque chose. Cette quantité pourrait être comparée à
une autre valeur stockée en mémoire ou transformée par calcul en une
valeur numérique qui permettrait au sujet d’exprimer la durée perçue (une
sensation subjective) en durée objective (s’exprim
ant en secondes).

Modèles de Treisman
versus

Gibbon
-
Church
-
Meck

Wearden rapporte les structures différenciées des modèles de Treisman
(1963), puis de Gibbon, Church et Meck (1984)
38

:

Treisman








34

Church RM, 1984, Properties of the internal clock, in
Gibbon J & Allan L,
Timing and time perception, Annals
of the New York Academy of Sciences
, 423, 566
-
582

;

35

Church RM, Meck WH & Gibbon J, 1984, The application of scalar timing theory to individual trials,
Journal
of Experimental Psychology

: Animal Beha
vior Processes
, 20, 135
-
155

;

36

Burle B & Bonnet M, 1997, Further argument for the existence of a pacemaker in the human information
processing system,
Acta Psychologica
, 97, 129
-
143

;

37

Puisque, malgré leur proximité, substance noire et ganglions de la ba
se sont distincts.

38

Wearden JH, 2003, «

Origins and development of internal clock theories of time

», site web de l’auteur

;

Centre d’éveil
spécifique

Impulsi
ons

Réponse

Comparateur

Compteur

Stockage


26

Gibbon
-
Church
-
Meck





Part
icularités observées sur le fonctionnement de l’horloge interne
et l’évaluation des durées objectives

Différentes expériences montrent que

:

-

le degré de fiabilité d’évaluation d’une durée objective décroît avec sa
longueur

;

-

le degré de fiabilité d’éva
luation d’une durée objective est
proportionnel à l’attention que lui accorde le sujet

;

-

la mémorisation correcte de la durée objective d’intervalles croît avec
le nombre d’intervalles perçus, en plafonnant (en moyenne) à partir de
quatre intervalles

;

-

différents facteurs (comme la température, le vieillissement ou
certaines substances chimiques) sont susceptibles d’altérer l’évaluation des
durées objectives.

D’autres expériences révèlent les observations curieuses selon
lesquelles

:

-

des stimuli sonor
es sont jugés par le sujet comme étant plus longs que
des stimuli visuels de même durée objective

;

-

des stimuli ‘pleins’, continus, sont jugés comme étant plus longs que
‘l’intervalle temporel’ compris entre deux stimuli bornants de même durée
objective

;

-

des stimuli d’objets en mouvement sont jugés comme étant plus longs
que des stimuli d’objets fixes de même durée objective.

Divertissement de l’attention et sous
-
estimation de la durée évaluée

Nous avons vu que le degré d’attention porté à ‘l’écoulemen
t d’une
durée’ était important pour la fiabilité de son estimation (Hicks).
L’observation a montré que de mauvaises performances d’estimation des
durées pouvaient être dues à un déficit d’attention, plus précisément que
lorsque l’attention est divertie, le

sujet sous
-
estimant systématiquement la
Impulsions

Interrupteur

Réponse

Comparateur

Mémoire de
travail

Mémoire de
référence


27

durée extérieure à évaluer. Ceci pourrait s’expliquer par le fait que des
impulsions soient négligées dans la comptabilisation et perdues, ce qui
réduirait la ‘valeur temporelle cognitive’ finale
39
. Ce phénomène pour
rait
être une piste d’explication pour les phénomènes curieux cités plus hauts de
surestimation des ‘durées continues’, des durées de mouvement d’un
mobile et des stimuli sonores, ces modalités comprenant peut
-
être un
élément perturbateur causant la perte
d’unités temporelles pendant leur
comptabilisation. Wearden a notamment tenté d’analyser ces différences
40
.

Facteurs de variations de vitesse de l’horloge interne

: température,
vieillissement, stress, maladie de Parkinson, drogues,
hypodopaminergie

Différe
ntes expériences ont montré que certains facteurs pouvaient faire
varier la cadence de l’horloge interne


et par conséquent fausser
l’évaluation de durées par le sujet. Nous avons vu le rôle de la température.
Le vieillissement provoquerait un ralentissem
ent de la cadence de l’horloge
interne, associé à une dégradation de la capacité de régularité rythmique
41
.
Ces altérations ne sont pas imputables en totalité à un dérèglement de
l’horloge interne mais également à des altérations de la mémoire et de
l’atten
tion
42

(pour revue, McDowd & Birren
43
). Notons que l’évocation
d’une cadence par ces travaux induit l’hypothèse d’impulsions (plutôt que
d’accumulation de matière). John Wearden
44

et Marylin Boltz
45

ont montré
que la perturbation ou le stress produits par des
impulsions sonores ou
visuelles extérieures altéraient la bonne évaluation de durées. Des patients
montrant des carences en dopamine


dont les malades de Parkinson



n’apprécient plus correctement les durées. Les parkinsoniens et patients



39

Georgiev,
Time Perception (La perception du temps, compris comme “durée”), page web

;

40

Wearden JK, Edwards H, Fakhri M & Perciv
al A, 1998, Why sounds are judged longer than lights

:
Application of a model of the internal clock in humans,
Quaterly Journal of Experimental Psychology
, 51B, 97
-
120

;

41

Vanneste & Pouthas V, 1997, Estimation des durées brèves et vieillissement,
Temporal
istes
, 36, 5
-
8

;

42

Vanneste S, Perbal S & Pouthas V, 1999, Estimation de la durée chez les sujets jeunes et âgés

: rôle des
processus attentionnels et mnésiques,
L’année Psychologique
, 99, 385
-
414

;

43

McDowd JM & Birren JE, 1990, Aging and attentional proc
esses, in Birren JE & Schaie KW (Eds),
Handbook
of the psychology of aging
, 3
rd

edn, Academic Press, San Diego, 222
-
233

;

44

Penton
-
Voak IS, Edwards H, Percival A & Wearden J, 1996, Speeding up an internal clock in humans

?
Effects of click trains on subjec
tive duration,
Journal of Experimental Psychology

: Animal Behavior Processes
, 22,
307
-
320

;

Droit
-
Volet S & Wearden JH, 2002, Speeding up an internal clock in children

? Effects of visual flicker on
subjective duration,
Quaterly Journal of Experimental Ps
ychology
, 55B, 193
-
211

;

45

Boltz M, 1994, The relationship between Internal and External Determinants of Time Estimation Behavior, in
Dekeyser V & al,
Time and the dynamic control of behavior
, Seattle, Hogrefe & Huber, 109
-
127

;


28

atteints par l’é
pidémie d’encéphalite léthargique au cours des années 1920,
qui demeurèrent immobiles et impassibles dans un fauteuil roulant pendant
de nombreuses années, exprimèrent après coup leur impression d’être
demeurés pleinement conscients, avec la sensation que
‘le temps ne
s’écoulait pas’. Ce trouble est également observé chez certains
schizophrènes et toxicomanes. La marijuana ferait ainsi sous
-
estimer les
durées de 20

% (par ralentissement de l’horloge interne). Différentes autres
substances perturberaient éga
lement la cadence de l’horloge interne, dont la
nicotine
46
. L’injection de certaines substances chimiques altère également
l’évaluation correcte des durées extérieures
47

: la métamphétamine les fait
surestimer (et accélérerait donc l’horloge interne), cepend
ant que
l’halopéridol les fait sous
-
estimer (et ralentirait donc l’horloge interne)
48
.
Ce dernier produit est d’ailleurs utilisé pour calmer l’excitation des
schizophrènes
49
.

Nombre de ces facteurs d’influence de la cadence d’horloge interne sont
en fait eux
-
mêmes des effets de variations dopaminergiques. Halopéridol et
métamphétamine sont ainsi respectivement inhibiteur et stimulant de la
production de dopamine. La responsabilité du système dopaminergique est
également probable pour les facteurs du vieilliss
ement, de la température
ou du stress.

Implication des cellules dopaminergiques

Ces observations ont conduit à soupçonner le système dopaminergique
d’être impliqué dans la production métronomique d’impulsions qui seraient
utilisées par l’horloge interne po
ur l’évaluation de durées
50
. Les
parkinsoniens, qui évaluent mal les durées, souffrent en effet d’une
dégénérescence des cellules dopaminergiques situées dans le système
nigro
-
striatal
51
. Inversement, un traitement dopaminergique améliore la



46

Hinton SC & Meck WH, 1996
, Increasing the speed of an internal clock

: the effects of nicotine on interval
timing,
Drug Development Research
, 38, 204
-
211

;

47

Meck WH, 1996, Neuropharmacology of timing and time perception,
Cognitive Brain Research
, 3, 227
-
242

;

48

Maricq AV & Church

RM, 1983, The differential effects of haloperidol and methamphetamine on time
estimation in the rat,
Psychopharmacology
, 79, 10
-
15

;

49

Spencer EK & al, 1992, Haloperidol in schizophrenic children

: early findings from a study in progress,
Psychopharmacolo
gy
, 28(2), 183
-
186

;

50

rapporté par McCrone, 1997, When a Second Lasts Forever,
New Scientist
, 1
er

nov

;

51

O’Boyle DJ, Freeman JS & Cody FWJ, 1996, The accuracy and precision of timing of self
-
paced, repetitive
movements in subjects with Parkinson’s diseas
e,
Proceedings

: Time, cognition, thinking
, Strzekecino, Poland, july,
19
-
23

;


29

synchronisation
motrice
52

ainsi que l’évaluation des durées
53
. Ceci a été
également montré par des manipulations effectuées sur des animaux
54
. Le
système dopaminergique pourrait donc constituer une sorte de métronome
impulsif qui permettrait l’évaluation de durées extérieure
s. L’essentiel de
cette activité dopaminergique se situe dans le système nigro
-
striatal, au
cœur du cerveau.

Anatomie du système nigro
-
striatal

Le système nigro
-
striatal est composé de la substance noire (ou
locus
niger
) et du corps strié (ou
striatum
). Le

striatum est, avec le noyau sous
-
thalamique, une partie des ganglions de la base. Il est connecté à la
substance noire. Au sein du striatum, le néostriatum comprend le noyau
caudé, le putamen et le
nucleus accumbens
. Le paléostriatum, lui, consiste
en le
globus pallidus
, latéral et médial. L’association du putamen et du
globus pallidus forme le ‘noyau lenticulaire’. Bien qu’elle soit parfois
considérée comme une partie des ganglions de la base à cause de ses riches
connexions avec le striatum, la substance

noire est en réalité un noyau du
mésencéphale, et se décompose en
reticulata

et
compacta
.

Pour ce qui nous concerne, le striatum est situé au cœur du cerveau, sous
les lobes hémisphériques, et se compose du putamen (qui est la partie
latérale du noyau len
ticulaire), à partir duquel part en boucle le noyau
caudé, ceci en connexion avec la substance noire, qui est
dopaminergique
55

:




52

O’Boyle DJ, Freeman JS & Cody FWJ, 1996, The accuracy and precision of timing of self
-
paced, repetitive
movements in subjects with Parkinson’s disease,
Brain
, 119, 51
-
70

;

Pas
tor MA, Artieda J, Jahanshahi M & Obeso JA, 1992, Performance of repetitive wrist movements in
Parkinson’s disease,
Brain
, 115, 875
-
891

;

53

Malapani C & al., 1998, Coupled temporal memories in Parkinson’s disease

: a dopamine
-
related dysfunction,
Journal o
f

Cognitive Neurosciences
, 10, 316

;

54

Maricq AV & Church RM, 1983, The differential effects of haloperidol and methamphetamine on time
estimation in the rat,
Psychopharmacology
, 79, 10
-
15

; Meck WH, 1986, Affinity for the dopamine D2 receptor
predicts neu
roleptic potency in decreasing the speed of an internal clock,
Pharmacol. Biochem. Behav.
, 25, 1185
-
1189

;

55

schéma tiré de
www.lecerveau.mcgill.ca

;


30


Ces noyaux des ganglions de la base forment un réseau complexe
interconnecté avec le cortex, le thalamus et le cervelet
56
.

Buon
omano

: globalité et omniprésence des informations
temporelles

Dean Buonomano remet en cause l’hypothèse d’une horloge interne
précisément localisée et nourrie par des signaux parcourant la boucle des
noyaux caudés
57
. Il estime que la durée n’est pas une pr
opriété contenue
dans l’information perceptive mais qu’il s’agit de quelque chose que la
cognition construit
a posteriori
sur la base de ces informations. Il a
remarqué par exemple que les neurones traitant les informations auditives
et visuelles ne s’acti
vent pas seulement en fonction des propriétés spatiales
mais également temporelles des signaux. Or, tout mouvement ou
modification structurelle d’un objet est traité par les aires visuelles.
Buonomano estime en conséquence difficile de concevoir l’évaluati
on des
durées comme
‘un problème propre qui devrait être traité par une zone
particulière du cerveau’

car l’information temporelle est selon lui
omniprésente dans le cerveau
58
.

D’un point de vue matérialiste, on peut souscrire au point de vue de
Buonomano s
elon lequel l’évaluation des durées est probablement liée de
façon intime avec la perception et le traitement de mouvements ou
modifications des objets du monde. Ceci s’accorderait avec l’hypothèse
philosophique selon laquelle les propriétés temporelles co
nsidérées par la
cognition comme appartenant à des événements du monde seraient en



56

Pouthas Viviane, 2001, Où sont les zones du temps dan
s le cerveau

?,
La Recherche
, n°

spécial sur le temps,
avril

;

57

rapporté par McCrone,
Op. cit.

;

58

Buonomano P, 1999, How does the brain decode temporal information

? page web du laboratoire de Tony
Zador, http://Zadorlab.cshl.edu/NIC99
-
ab/node7.html

;


31

réalité construites par la cognition et attribuées à ces événements sur la
base de propriétés dynamiques.

Il reste que l’association de lésions du système nigro
-
striatal à d
es
altérations dans l’évaluation des durées suggère un rôle prédominant ou
centralisateur de cette zone dans les évaluations temporelles.

Le système dopaminergique comme ‘horloge’

: Woodward

Pour Donald Woodward, le système dopaminergique constituerait en
soi
‘l’horloge interne générale’ du cerveau
59
. Selon ce point de vue, les
informations nécessaires à l’évaluation des durées objectives extérieures
seraient traitées comme le pense Buonomano en différents points du
cerveau (probablement liés à la perception

des informations extérieures), et
les ganglions de la base ne serviraient qu’à concentrer l’attention de la
cognition sur une tâche précise


comme la ‘mesure’ d’une durée objective.


Différentes nuances de modèles d’horloge interne se distinguent donc

:

-

Un système ‘interrupteur
-
accumulateur’ (ou compteur) qui serait
localisé au sein du système nigro
-
striatal, sur la base d’impulsions
métronomiques générées par les cellules dopaminergiques de la substance
noire et peut
-
être un parcours de signaux le long

des noyaux caudés
(Church, Gibbon, Meck)

;

-

Le système dopaminergique considéré dans son ensemble comme
‘horloge interne’ (Woodward)

;

-

L’ensemble du cerveau et des systèmes sensoriels comme producteurs
de propriétés temporelles sur la base de propriété
s dynamiques
d’événements du monde (Buonomano).

Comme on le voit, il n’y a pas d’avis consensuel sur le mécanisme
profond de l’horloge interne. Nous nous appuierons donc ici sur le modèle
le plus classique (‘interrupteur
-
accumulateur’ dans les ganglions de

la
base).




59

Laubach MG & Woodward DJ, 1995, 5’
-
nucleotidase in the rodent ventral striatum

: relation to the distribution
of leu
-
enkephalin, cell clusters, and infralimbic cortical innervation,
Journal of Comparative Neurology
, 360(1),
september, 49
-
58

;


32

Les zones cérébrales de l’horloge interne et leurs fonctions

Différentes zones cérébrales seraient impliquées dans le fonctionnement
de l’horloge interne et la mesure des durées objectives. L’EEG ayant une
faible résolution spatiale, ce sont sur
tout des études pharmacologiques et
lésionnelles sur les animaux et des études neuropsychologiques et
d’imagerie IRM sur les humains qui ont permis de localiser ces zones.

Le système nigro
-
striatal

Nous avons vu l’implication probable des ganglions de la b
ase (dont des
lésions provoquent une altération des capacités d’évaluation temporelle).
L’observation du cerveau par IRMf lors d’activité du sujet impliquant une
évaluation de durée permit à Warren Meck et Sean Hinton de déceler une
intense activité au sei
n de ces ganglions
60
. Ceux
-
ci sont reliés au cortex par
les noyaux caudés, en forme de boucles. Une hypothèse serait que les
impulsions produites par l’horloge interne correspondent à la durée du
trajet effectué par une impulsion électrique au travers de ce
s boucles. Cette
piste est d’autant plus crédible que les noyaux caudés sont également
connectés à la substance noire (ou
locus niger
), au sein de laquelle est
produite la dopamine, dont on sait qu’elle est impliquée dans la cadence de
l’horloge interne
61
.
En particulier, les récepteurs D2 joueraient le rôle de
‘pulseurs’, les impulsions s’accumulant dans le striatum dorsal
62
. Les
expérimentations menées en 2001 par Rao
63

abondent également en ce sens.
Un module comptabiliserait ces boucles pour générer une va
leur exprimant
la ‘longueur de la durée écoulée’, ainsi que le suggère le schéma suivant
64

:




60

Hinton SC &

Meck WH, 1997, The ‘internal clock’ of circadian and interval timing,
Endeavour
, 21(1), 3
-
8

;
Hinton SC & Meck WH, 1997, How time flies

: Functional and neural mechanism of interval timing

», in Bradshaw
CM & Szabadi E (dir),
Time ans Behaviour

: Psycholo
gical and Neurobiological Analyses
, New
-
York, Elsevier, 409
-
457

;

61

rapporté par McCrone,
Op. cit.

;

62

Pouthas V, 2001,
Op. cit.

;

63

Rao SM, Mayer AR & Harrington DL, 2001, The evolution of brain activation during temporal processing,
Nature Neuroscience
,
4, 317
-
323

;

64

Tiré de McCrone,
Op. cit.

;


33


L’horloge interne comprend
-
elle un compteur, ou un accumulateur
comme l’évoquent certains auteurs
65

? Nous examinerons cette question
plus loin.

Le cervelet

Des lé
sions du cervelet provoquent la détérioration de la capacité à
discriminer les durées brèves et de la régularité de frappes métronomiques.
Ces fonctions ont notamment été mises en évidence par TEP, avec
observation d’une augmentation du débit sanguin dans
ces zones lors de ces
tâches. Par ailleurs, d’autres types de lésions, associées à des lésions du
striatum, suggèrent que le cervelet régulerait,
via

le thalamus, le passage de
l’information temporelle générée et mémorisée au sein des boucles striato
-
thala
mo
-
corticales
66
. Le cervelet serait également impliqué dans la
prédiction et la préparation des tâches motrices
67
.

Le thalamus

Il jouerait le rôle d’un pont neuroanatomique pour les interactions entre
les ganglions de la base et le cortex. Le thalamus semble

en effet activé de
façon précoce lors d’encodage d’intervalles. Hormis ce rôle (important) de
transfert, il ne semble pas avoir d’activité spécifique.




65

Pouthas Viviane, 2001,
Op.

cit.

;

66

Pouthas Viviane, 2001,
Op.

cit.

;

67

Courchesne A & Allen G, 1997, Prediction and preparation, fundamental functions of the cerebellum,
Learning
and Memory
, 4, 1
-
35

;

Buonomano

DV & Mauk M, 1994, Neural network model of the cerebellum

: Temporal discrimination and the
timing of motor response,
Neural Computation
, 6, 38
-
55

;


34

Le cortex frontal

Une variation du taux de choline dans le cortex provoquée
artificiellement chez l’anim
al par injection d’atropine (qui bloque la
production de choline) ou de physogstimine (qui la stimule) génère
respectivement une sous
-
estimation et une surestimation des durées
objectives. Cette zone serait également impliquée dans la mémorisation de
durée
s (notamment pour comparaison)
68
.

Évaluation des durées et calcul cortical

Georgiev (2003) a observé chez une patiente lésée l’association d’une
perte de repères temporels et de l’évaluation des durées de la vie ordinaire,
avec une incapacité à effectuer le
s additions les plus simples (comme «

1 +
2

»), mais avec toutefois préservation de la multiplication
69
. Il tire de ces
données l’hypothèse que l’évaluation subjective des durées ordinaires n’est
pas seulement l’effet de la perception d’objets mouvants ou c
hangeants,
mais qu’elle est en partie élaborée par des procédures de calcul additif.

Mémoire de travail

Pendant l’évaluation des durées, une activation est observée dans le
cortex prémoteur bilatéral (BA6) et droit dorso
-
latéral
-
pré
-
frontal (BA

9,
10, 46),

zones qui sont généralement associées à des fonctions de stockage
temporaire (Goldman
-
Rakic
70
, 1996

; Smith & Jonides
71
, 1999

; Cohen
72
,
1997).

Cortex pariétal inférieur droit et attention

Cette zone jouerait un rôle interactif sur le plan de l’attention dan
s la
régulation du métronome et l’évaluation des durées. Des lésions de cette
zone montrent un déficit dans l’évaluation des durées qui serait dû à une
baisse d’attention (Harrington
73
, 1998).




68

Montfort V, Pouthas V & Ragot R, 2000, Role of frontal cortex in memory for duration

: An event
-
related
potential study in humans,
Neuroscience Letters
, 286, 2, 91
-
94

;

69

Georgiev D, 2003, Consciousness operates beyond the timescale for discerning time intervals

: implications for
Q
-
mind theories and analysis of quantum decoherence in brain,
Cogn. Prints ID
,

3318

;

70

Goldman
-
Rakic PS, 1996, Regional and cellular fractionation of working memory,
PNAS
, 93, 13473
-
13480

;

71

Smith E & Jonides J, 1999, Storage and executive processes in the frontal lobes,
Science
, 283, 1657
-
1661

;

72

Cohen J & al, 1997, Temporal dyn
amics of brain activation during a working memory task,
Nature
, 386, 604
-
607

;

73

Harrington DL, Haaland KY & Knight RT, 1998, Cortical networks underlying mechanism of time perception,
J.

Neurosci.
, 18, 1085
-
1095

;


35

Cortex temporal gauche et succession

Hirsh
74
, Pöppel, Logothetis
75
, Kanabus
76

et Podgivin
77

ont réussi à mesurer
le ‘quantum’ minimal de détection d’une durée extérieure (qui serait de 20
à 40 ms) et montré que le cortex temporal gauche est crucial pour la
détermination de l’ordre temporel des événements.

L’aire motrice su
pplémentaire (AMS)

Des lésions dans cette zone produisent une altération dans l’évaluation
des durées, mais sans toutefois en anéantir la capacité (à la différence d’une
lésion dans le système nigro
-
striatal). Ceci suggère que l’AMS et le cortex
interpréte
raient et moduleraient seulement les messages envoyés par le
striatum
78
.


Il semble qu’un fonctionnement interactif de ces différentes zones


système nigro
-
striatal, cervelet, thalamus et cortex



permette au sujet
d’évaluer des ‘durées objectives extérieu
res’ et de gérer les propriétés
temporelles des événements ordinaires.

Schématisation cérébro
-
fonctionnelle générale

Proposons une vision anatomique des différentes zones impliquées dans
l’évaluation des durées extérieures (et probablement dans la sensati
on de
durée subjective)
79

:




74

Hirsh IJ & Sherrick CE, 1961, Perceived

order in different sense modalities,
J. Exp. Psych.
, 62, 423
-
432

;

75

Pöppel E & Logothetis N, 1986, Neuronal oscillations in the brain. Discontinuous initiations of pursuit eye
movement indicates a 30
-
Hz temporal framework for visual information processin
g,
Naturwissenschaften
, 73, 267
-
268

;

76

Kanabus M, Szelag E, Rojek E & Pöppel E, 2002, Temporal order judgment for auditory and visual stimuli,
Acta Neurobiologica
, Exp.

62, 263
-
270

;

77

Podgivin NP, Bagaeva TV, Podgivina DN & Pöppel E, 2003, On possible ne
urophysiological basis of the
process of short time interval estimation,
Proceedings

: Time, cognition, thinking
, Strzekecino, Poland, july, 19
-
23

;

78

Macar F, Lejeune H, Bonnet M, Ferrara A, Pouthas V, Vidal F & Maquet P, 2002, Activation of the
supplemen
tary motor area and of attentional networks during temporal processing,
Experimental Brain Research
,
142(4), 475
-
585

;

79

Figure tirée d’un article de Viviane Pouthas, 2001,
Op. cit

;


36



Les différents modules du cerveau et leurs fonctions

Proposons à présent un organigramme récapitulant les connexions et
fonctions des différentes zones du cerveau

:

















Monde

Système perceptif

:

Vision, audition,
odorat, goût,
to
ucher


Système nigro
-
striatal

Actions adaptées
sur le monde

:

-

tâches de
laboratoire

-

actes de la vie
ordinaire


Noyaux caudés

:

Boucle de transit des
impulsions ou signaux

?



S
ubstance noire

:

Cellules dopaminerg.

Récepteurs D2

Production d’impulsions,
de signaux

?

Cervelet

-

Synchronisation motrice

-

Durées courtes


Cortex


Frontal

Calcul

?

(addi
tion,
ratios…)


Pariétal
inférieur
droit

Attention

?

Prémoteur
& dlpf droit

Mémoire de
travail

?

Aire
motrice
supplément.

Thalamus

Temporal
gauche

Succession

?


Mémoire à
long terme

(durées et
valeurs)


Autres zones
possibles

accumulateur/compteur

?

Cortex

Que mesure l’ho
rloge interne

?

La rencontre des réflexions philosophiques et connaissances
neuroscientifiques concernant la durée soulève certaines questions que
nous examinerons ici après un bref récapitulatif des données en présence.

Bilan des données en présence

Récap
itulation des définitions et questionnements philosophiques
sur la notion de durée

La notion de durée se distingue de celles ‘d’heure, d’instant, de
succession, de passé et de futur’, même si des liens conceptuels,
phénoménaux et cognitifs les relient les
unes aux autres. On peut distinguer
au moins trois déclinaisons de la notion de durée

: la durée objective d’un
événement extérieur, tel que le trajet d’un train entre une ville A et une
ville

B, qui s’exprime en unités conventionnelles d’heures, minutes e
t
secondes

; la sensation de durée subjective qui est l’impression que ‘du
temps s’écoule’ hors de toute perception d’informations extérieures

; et
l’évaluation par la cognition d’une durée extérieure (objective). La
sensation de durée subjective est proba
blement nécessaire à l’évaluation de
durées extérieures, laquelle capacité a pu déboucher au fil de l’Histoire sur
la définition de durées objectives et unités conventionnelles permettant de
les mesurer. Les sensation et notion de durée comptent probableme
nt parmi
les marques les plus convaincantes d’une existence extra
-
mentale du temps.
La mise en question de la durée comme phénomène du monde provient de
celle du passé et du futur

: si ces deux époques n’existent pas et sont des
constructions de l’esprit,
quelle peut être la nature d’une durée

? Est
-
elle un
phénomène du monde, un produit de la cognition, un produit de la
cognition nourri de phénomènes du monde

?

Récapitulation des connaissances neuroscientifiques sur l’évaluation
des durées

On pressent depu
is les années 1930 (Hoagland) qu’un mécanisme interne
à l’organisme est susceptible d’évaluer des durées extérieures. Ce

38

mécanisme serait une sorte de chronomètre naturel, auquel on donne le
nom (mal approprié) d’horloge interne. Treisman, puis Church, Gib
bon et
Meck élaborent dans les années 1960 et 1970 un modèle d’horloge interne
qui demeure en vigueur aujourd’hui. À la perception d’un événement
extérieur (comme un flash lumineux, ou le démarrage d’un mobile ou d’un
signal sonore), l’attention déclencher
ait un interrupteur qui permettrait
l’introduction d’une certaine entité au sein d’un accumulateur. À la
perception d’un second événement extérieur (qui peut être un événement
propre ou la fin d’un événement), l’attention clorait l’interrupteur, qui
stoppe
rait le processus d’accumulation. Sur la base de la quantité stockée
dans l’accumulateur, une valeur serait calculée et délivrée, puis
éventuellement transformée pour être exprimée sous forme de secondes, ou
être comparée à une autre durée perçue (dont la
valeur serait stockée en
mémoire). Les processus d’estimation et/ou de calcul pourraient s’effectuer
au sein de la mémoire de travail.

Cortex, cervelet, thalamus et ganglions de la base collaboreraient dans le
délivrement de la valeur exprimant la durée ex
térieure. C’est au sein du
système nigro
-
striatal (ganglions de la base et substance noire) que se
logerait un générateur ‘d’unités temporelles’. Ces unités pourraient être des
impulsions régulières (émises par des cellules dopaminergiques de la
substance
noire) et/ou des signaux produits par des tours effectués (par
exemple au sein des noyaux caudés). Les autres zones (cérébelleuses ou
corticales) viendraient jouer un rôle sur le plan de l’attention, du calcul, de
la manipulation en mémoire de travail, du
stockage à plus long terme, de la
discrimination de positions successives ou de la synchronisation motrice.
On ne sait pas encore précisément en quoi consistent les ‘unités
temporelles’ générées, ni l’accumulateur de ces unités, ni l’interrupteur de
cet ac
cumulateur. On ne sait pas non plus précisément où s’effectuent
l’accumulation des unités, ni le calcul ou la comparaison des valeurs. C’est
ce qu’essaient d’éclairer les recherches actuelles.

Questions émergeant de ces deux approches

Une première question

sera d’examiner la compatibilité des
questionnements philosophiques et connaissances neuroscientifiques. Il
s’agira ensuite d’essayer de clarifier le fonctionnement de l’horloge interne,

39

en cherchant d’abord à préciser le mode de quantification utilisé pa
r
l’horloge interne (s’agit
-
il d’un accumulateur ou d’un compteur

?), puis à
s’interroger sur les possibles procédures cognitives d’appréhension des
différents types de durée


subjective et extérieure, de façon à essayer de
déterminer ce que ‘mesure’ l’ho
rloge interne. Ceci ouvrira peut
-
être
quelques pistes de réflexion sur l’essence de la durée et du temps.

Les données supposées par les deux approches sont
-
elles
compatibles

?

Les neurosciences sont à la recherche des mécanismes neurobiologiques
de ‘l’éval
uation des durées’ et envisagent ce faisant l’implication de
phénomènes intra
-
cérébraux. Elles sont matérialistes, et, bien qu’elles
utilisent le langage temporaliste du sens commun (durées ou ‘paramètres
temporels’), elles n’affirment pas l’existence de p
hénomènes temporels
dans le monde. En ceci, travaux neuroscientifiques et questionnements
philosophiques ne semblent pas incompatibles.

Accumulateur ou compteur

?

Les textes neuroscientifiques concernant l’horloge interne parlent tantôt
de ‘compteur’, tant
ôt ‘d’accumulateur’. Des exposés de synthèse utilisent
parfois l’image d’un robinet d’eau s’ouvrant et se fermant pour emplir un
récipient
80
. Or, un accumulateur emmagasine une quantité, cependant qu’un
compteur somme des événements.

L’image et l’hypothèse
d’un ‘accumulateur’ soulèvent plusieurs
questions

: en quoi consiste ce qui s’accumule

? Comment est mesurée
cette quantité

? Comment l’accumulateur se vide
-
t
-
il de son contenu lors de
son initialisation

?

Un compteur, de son côté, pourrait sommer des évén
ements, comme des
impulsions générées par les cellules dopaminergiques de la substance noire
et/ou des passages de signaux à travers les noyaux caudés. Cette option
serait corroborée par l’observation de Georgiev
81

d’une perte d’évaluation
des durées associ
ée à celle de capacité d’addition (avec préservation de la
multiplication), suggérant que l’évaluation des durées convoque des



80

image évoquée par exemple par V. Pouthas, cours de Dea de sciences cogn
itives

;


40

processus additifs. Une telle sommation d’événements pourrait produire
directement une valeur, laquelle pourrait participer à la
construction de la
sensation ou l’idée de durée.

L’hypothèse d’impulsions ‘régulières’ soulève de son côté quelques
questions

: quels sont les mécanismes physiques permettant l’émission de
signaux ‘temporellement réguliers’

? L’intervalle séparant deux imp
ulsions
est
-
il temporel ou dynamique

? Un neurone pacemaker est
-
il peuplé de
propriétés temporelles

?

Quoi qu’il en soit, nous pouvons imaginer la procédure suivante

:





D’un point de vue matérialiste, l’image d’un compteur semble plus
pertinen
te que celle d’un accumulateur.

Quelles procédures sont mises en œuvre dans l’appréhension des
différents types de durée

?

Examinons à présent les conditions possibles de production de
différentes notions de durée

:

La sensation subjective ‘d’écoulement de

durée’

Même en l’absence de perception de tout phénomène extérieur, nous
avons l’impression qu’un phénomène a lieu et que ‘du temps s’écoule’.
Comment ceci se produit
-
il

? Sous quelle forme ‘l’écoulement du temps’
serait
-
il perceptible à l’intérieur du ce
rveau

? Si nous supposons que le
temps n’est pas un phénomène métaphysique, il est plus probable qu’un
phénomène ait lieu à l’intérieur du cerveau (comme le pensait Aristote),
qu’il soit perçu et traité comme un phénomène dépassant de simples
dimensions sp
atiales, puis qualifié de temporel, comme le suggère le
schéma suivant

:






81

Georgiev D, 2003, Consciousness operates beyond the timescale for discerning time intervals

: implications for
Q
-
mind theories and analysis of quantum decoherence in brain,
Cogn. Prints ID
, 3318

;

Des cellules émettent des
impulsions ‘temporellement
régulières’ (récepteurs
Ççéam楮É牧楱uÉ猠䐲 ÇÉ 污l
獵b獴ëncÉ nç楲i



啮É îa汥l爠
É獴⁰牯Çu楴É

Une ‘durée’
É獴⁥ë瑩méÉK

iÉ猠ëméu汳楯n猠獯n琠
gu楤éÉ猠ëÉ牳É猠
nçyaux cauÇé猬ë
qu’elles parcourent
獯u猠ëç牭É ÇÉ 獩ënauxK

‘Compteur’

W

chaèuÉ éa獳agÉ

É獴†Çé瑥t瓩Ⱐ
cçmé瑡t楬楳i É琠
獯mméK


41





La sensation de durée subjective pourrait être l’effet de la perception et
du traitement cognitif d’un phénomène se déroulant à l’intérieur du
cerveau.

Sensation de durée s
ubjective et mémoire

Il est probable que la sensation de durée subjective exige une procédure
de mise en mémoire (au moins temporaire) des différents états intra
-
cérébraux perçus. En effet, en l’absence de mémoire, nul système cognitif
ne saurait avoir con
naissance d’un changement d’état (de lieu, de forme)
puisque la conscience d’un ‘changement’ exige la connaissance simultanée
de deux états distincts d’un même objet. Deux états différents d’un même
objet ne pouvant coexister dans le monde réel, leur appré
hension conjointe
exige nécessairement la mémorisation d’au moins l’un des deux. L’idée de
changement (au présent) exige la mémorisation d’informations sur
différents états du monde (en mouvement).

De quel type peut être cette mémoire

? Il s’agit vraisembl
ablement d’une
mémoire à court terme, manipulatoire et temporaire. Le ‘registre
d’informations sensorielles’ ou la ‘mémoire épisodique’ ne sembleraient
pas bonnes candidates. Serait
-
ce la ‘mémoire de travail’

? Ce ne pourrait
être exclu. On pourrait imagin
er alors une procédure du type

:






L’éventualité de cette procédure serait compatible avec une philosophie
matérialiste et les modèles connus d’horloge interne.

Il est possible que la sensation de durée subjective soit permise par
l’int
romission (peut
-
être automatique et inconsciente) dans la mémoire de
travail d’informations issues de la perception d’états cérébraux changeants,
différents, et que de la comparaison (également automatique et
Production d’un
phénomène à
l’intérieur du cerveau
(impulsions,
mouvement…)

Perception de ce
phénomène interne

Traitement cognitif
automatique de

cette
perception.

Sensation intime de
«

durée subjective

»,
«

d’écoulement de
temps

».

Mouvem
t
dans le
cerveau

État 1


État 2


Percept.

État 1 stocké


État 2


comparaison

détection
d’un
changem
ent

Sensation
de durée
subjective,
d’écoul
t

de
temps

Traittem
t

cognitif

?

Mémoire de travail


42

inconsciente) de ces informations émerge l’impr
ession que ‘du temps
s’écoule’.

L’expérience subjective suggère que les états cérébraux changeants
perçus peuvent être simplement ceux du fonctionnement ‘à vide’ du
cerveau, sans focalisation de l’attention sur une représentation précise.

La perception de
ce mouvement interne est probablement première,
préalable à l’évaluation d’une durée extérieure, parce que la cognition ne
saurait évaluer une durée extérieure sans pouvoir comparer quelque chose
du monde à un phénomène perçu à l’intérieur du cerveau.

Éval
uation de la durée d’un phénomène extérieur

Supposons qu’un solide d’abord immobile se mette en déplacement dans
l’espace puis s’arrête (événement analogue à un stimulus visuel ou sonore)
et supposons qu’on nous demande d’évaluer la durée de cet événement.

Ce
que nous évaluons est
-
il une propriété temporelle de l’événement

? Mais
quel ‘phénomène temporel’ percevons
-
nous, et avec quel sens

?
N’évaluons
-
nous pas plutôt la durée (ou la ‘quantité’) d’un événement qui
se déroule à l’intérieur de notre cognition
et que nous générons de façon
concomitante, coexistante, avec l’événement se déroulant dans le monde

?
En clair, lorsque j’évalue la durée du mouvement d’un solide dans le
monde, évaluè
-
je tant une propriété temporelle de cet événement que la
propriété d’u
n événement se déroulant dans mon cerveau de façon
concomitante à l’événement extérieur

? La procédure d’évaluation de
durées extérieures s’expliquerait alors par la simple confrontation (
via

la
mémoire) d’événements dynamiques se déroulant dans l’espace a