Penser comme un insecte

Cerveau de mouche en plein fonctionnement

Penser comme un insecte

Penser comme un insecte ? Comprendre ce qu’il ressent ? Eprouver pour lui de la compassion ?
L’exercice nous est difficile. Ces petits êtres à six pattes, qui occupaient déjà la Terre il y a 350 millions d’années et disparaissent aujourd’hui à un rythme effarant, ne sont guère sympathiques à la plupart d’entre nous.
Avec leurs exosquelettes rigides, leurs yeux à facette et leurs antennes vibrantes, les insectes sont en outre trop différents de nous, trop petits, trop bizarres. Ce ne sont souvent pour nous que des robots organiques miniaturisés privés de pensée et d’ego, entièrement programmés dès leur sortie de l’œuf.
Et pourtant ils pensent. Et ils ont un ego. Et ils souffrent, bien sûr, chacun à leur manière.

Le spécialiste des abeilles, Andrew Barron, avait commencé à discuter à ce propos un jour qu’il déjeunait avec le philosophe Colin Klein. Celui-ci considérait d’emblée qu’il n’y avait pas de conscience chez les insectes. Après tout, leurs cerveaux sont minuscules et ne comptent qu’un million de neurones, contre 86 milliards en moyenne pour les humains. Comme beaucoup d’entre nous, Klein avait supposé que les insectes n’étaient qu’une collections de réflexes – qu’ils étaient «sombres à l’intérieur», explique-t-il.

Mais comme cette question les passionnait, les deux hommes ont commencé à explorer la question de manière plus poussée. Une théorie récente affirme que le cœur de la conscience humaine n’est pas notre impressionnant néocortex, mais notre cerveau moyen beaucoup plus primitif. Cette structure simple synthétise les données sensorielles et les rapportent à un centre unifié et égocentrique qui permet de nous situer nous-mêmes par rapport au monde, en tant que sujet de l’action.

Barron et Klein affirment que les insectes possèdent des structures neuronales de ce type, y compris un «noyau central», qui semblent permettre aux insectes de se situer de la même manière lorsqu’ils se déplacent dans l’espace. Ils citent des preuves qui vont d’une étude utilisant des microélectrodes pour examiner l’activité cérébrale des mouches aux recherches plus macabres montrant que lorsqu’une certaine guêpe injecte du venin dans le « complexe central » d’un cafard, celui)ci se transforme en zombie et se dirige d’un pas ferme droit dans la tanière du prédateur ailé.

Bien que notre cerveau moyen et le cerveau de l’insecte puissent même être liés sur le plan de l’évolution, la vie intérieure d’un insecte est évidemment plus simple que la nôtre. En conséquence, on peut supposer que les insectes ressentent quelque chose comme la faim et la douleur et «peut-être de très simples émotions analogues à la colère», mais sûrement pas de chagrin ni de jalousie.
«Ils planifient, mais n’imaginent pas», affirme Klein.

Cette étude, intitulée Ce que les insectes ont à nous révéler sur les origines de la conscience, a été publiée dans Proceedings of the National Academy of Sciences en 2016. Elle a été menée par Andrew Barron, un chercheur en sciences cognitives à l’Université de Macquarie, et par le philosophe Colin Klein.

« En Occident, nous avons tendance à sourire des moines jaïns qui balaient les fourmis pour éviter de les piétiner. Nous devrions plutôt admirer ces moines pour avoir porté la compassion jusqu’à sa conclusion logique.
Cela ne signifie pas que nous devrions lancer une campagne en faveur des droits des insectes. Nous n’en savons toujours pas assez sur leurs expériences subjectives des insectes pour le faire. Et dans tous les cas, le monde est loin d’être prêt à prendre au sérieux une telle campagne. Nous devons d’abord en terminer avec l’élargissement de la prise en compte sérieuse des intérêts des animaux vertébrés, dont la capacité de souffrance suscite beaucoup moins de doutes ».
Peter Singer 

Le cerveau des insectes

Le cerveau de tout animal fait partie de son système nerveux central. Les vertébrés disposent ainsi d’un cerveau au niveau de la tête qui se prolonge par un cordon nerveux dorsal tout au long de colonne vertébrale.
Le système nerveux central des insectes est quelque peu différent: le cordon nerveux se situe non sur le dos mais sous le ventre, avec un ganglion dans chaque segment du corps. La tête contient deux ganglions: un ganglion supra- oesophagien et un ganglion sous- oesophagien Quand on parle du cerveau de l’insecte, on entend généralement le ganglion supra-œsophagien (également appelé cerveau antérieur).
Ces ganglions sont composés de faisceaux de neurones rassemblés.

Le cerveau des insectes est exceptionnellement malléable et peut varier même au sein des espèces, comme nous le montrent les insectes eusociaux, tels les fourmis ou les abeilles, où les membres de différentes castes ont un cerveau d’aspect différent. Néanmoins, ce sont toutes des variantes du même plan de base.

A –Protocerebrum (yeux et ocelles) Avec en 1 – les corps pédonculés – (un pédoncule et deux calices). En 2 – le lobes optique . B- Deuterocerebrum (Constituant le complexe central) – lieu de traitement sensoriel multimodal . Avec en 3 – pont protocerebral – En 4 – lobe antennaire (De ce lobe part un nerf pour chaque antenne). C- Tritocerebrum ( zone peri oesophagienne et zone du labre). D –Ganglion sous oesophagien qui traite les informations venant du proboscite et des mandibules.

 

Le cerveau de l’insecte est composé de trois régions: le protocerebrum, le deuterocerebrum et le tritocerebrum.
Le protocerebrum est de loin la plus grande région et contient les corps pédonculés, le pars intercerebralis , le complexe central et les lobes accessoires latéraux . Deux lobes optiques très importants sont présents et sont responsables du traitement des informations visuelles. Ils sont attachés au protocerebrum, mais n’en font pas partie.
Le deuterocerebrum contient les lobes des antennes, qui traitent les informations provenant des antennes.
Le tritocerebrum est la plus petite partie du cerveau et est également la moins étudiée. On pense qu’il joue un rôle dans le goût des aliments. Le nombre total de neurones varie avec chaque insecte : la drosophile en compte quelque 100.000, alors qu’une abeille normale en possède un million.

Les corps pédonculés sont une paire de groupe de neurones constitués de trois régions: les calices, le pédoncule et les lobes alpha et bêta.
L’organisation structurelle des cellules neuronales, dites de Kenyon, au sein des corps pédonculés est unique. Les calices servent de zones d’entrée, le pédoncule est la «région de transfert» et les lobes sont la zone de sortie.

Chez la plupart des espèces d’insectes, les corps pédonculés reçoivent principalement des entrées olfactives: les informations relatives aux substances odorantes sont relayées par les récepteurs olfactifs, par les lobes antennaires et dans les calices. Dans le cas des cafards et des criquets, des entrées tactiles (au toucher) et gustatives (au goût) y sont également trouvées. Les abeilles et les guêpes, qui sont principalement des insectes visuels, ont deux lobes optiques exceptionnellement grands connectés aux calices.

La diversité des cerveaux d’insectes est plus apparente dans les corps pédonculés, car ils sont souvent compartimentés, chaque compartiment étant dédié à chaque entrée sensorielle. Ils sont principalement impliqués dans le tri des informations, car il existe peu de preuves d’une connexion directe en aval avec d’autres zones du cerveau.

Mais la fonction la plus intéressante de ces corps pédonculés est l’apprentissage. Ce n’est un secret pour personne que les insectes sont intelligents et ont une capacité de mémorisation considérable. Il existe une forte corrélation entre la taille des corps pédonculés et celle de la mémoire chez les hyménoptères (abeilles, guêpes, fourmis), ainsi qu’entre la taille du corps pédonculé et la complexité comportementale. La raison en est la plasticité remarquable des cellules de Kenyon, en ce sens qu’elles reconfigurent facilement les fibres neurales, agissant comme une sorte de substrat neural sur lequel de nouvelles mémoires peuvent se développer.

Le ganglion sous-œsophagien – également appelé cerveau postérieur – est constitué de trois segments fusionnés et est responsable du contrôle des parties buccales (mandibules, maxillaires et labium). Il possède un lobe dorsal permettant de relier le cerveau antérieur au reste du système nerveux central.
Les ganglions thoraciques, quant à eux, ne sont pas seulement responsables du contrôle des appendices (ailes, pattes, antennes), ils collectent également des informations provenant de l’environnement (force du vent, sons) et les retransmettent au cerveau.
C’est un système décentralisé : le cerveau ne contrôle pas tout chez un insecte.
L’accouplement et le déplacement sont l’affaire du cordon nerveux ventral du corps, où les ganglions peuvent stocker des informations.

L’un des mythes les plus idiots concernant les insectes est que leur comportement est limité par rapport aux animaux «d’intelligence supérieure». Ce n’est pas vrai. Les insectes ont de nombreuses entrées sensorielles: leurs antennes leur permettent de goûter et de sentir; ils ont des centaines d’yeux, leur corps est couvert de poils qui leur permettent de percevoir le vent. Toutes ces informations se rejoignent en un point où l’insecte décide de ce qu’il va faire. S’ils bougent et que l’odeur des aliments s’affaiblit, ils changent de direction. Ils règlent le battement de leurs ailes en fonction de la vitesse du vent. Ils apprendront s’il existe une source abondante d’aliments quelque part et ils apprendront aussi comment capturer au mieux ce type de proie. Ce ne sont pas des comportements robotiques prédéterminés, ils sont tirés de l’expérience.

Les fourmis peuvent parcourir de très longues distances à la recherche de nourriture, mais retrouvent quand même leurs nids. Ils le font en comptant leurs pas et en mémorisant des points de repère. Certains insectes survoleront des paysages en prenant des instantanés mentaux pour se retrouver. Les abeilles peuvent reconnaître des motifs spécifiques, ce qui leur permet de se rappeler quelles fleurs sont fraîches ou de reconnaître leurs prédateurs. Les insectes peuvent manipuler leur environnement et fabriquer des outils, comme le voit quiconque a observé des fourmis. (…)

Les insectes volent et doivent stabiliser leur vision afin de savoir où ils vont
. C’est également une action automatique, tout comme vos yeux se focalisent automatiquement en fonction de la distance que vous regardez. Mais la quantité d’informations qui entre dans la stabilisation du regard est énorme et provient de sources multiples: les yeux composés détectent la vision; les ocelles détectent l’intensité lumineuse; les haltères détectent la position du corps; les poils détectent la vitesse du vent. Tout cela passe par le système nerveux relativement minuscule de la mouche et atteint le cerveau qui en fait la synthèse.

En outre, les abeilles ont un langage de danse élaboré, et il n’y a pas deux danses identiques: chacune dépend de la distance et de l’orientation et change de façon dynamique.
Les libellules voleront toujours à l’envers quand la lumière viendra d’en bas, mais elles voleront sans faille dans un labyrinthe complexe et mémoriseront son tracé. Regardons la vie en société telle qu’elle est apparue chez les insectes eusociaux, termites, guêpes, bourdons, fourmis et abeilles. Regardez l’architecture élaborée d’un nid de frelons, le contrôle de la température grâce ç une ventilation sophistiquée dans une colonie de termites, la communication symbolique chez les abeilles, les systèmes de communication chimiques chez les guêpes, l’agriculture, la guerre et les captures d’esclaves chez les fourmis. Tous ces objectifs sont atteints avec moins d’un million de neurones.

Cela nous amène au concept d’intelligence.
Que peut-on utiliser comme indicateur valable de l’intelligence? Le cerveau des baleines pèse 9 kg et compte plus de 200 milliards de neurones. Les cerveaux humains pèsent entre 1 et 1,5 kg, avec environ 80 milliards de neurones. Le cerveau des abeilles fait 1 mm³ et compte moins d’un million de neurones. La taille du cerveau, par conséquent, n’est pas un bon indicateur de l’intelligence, si elle est mesurée à l’aune du répertoire comportemental, de l’innovation ou de la sociabilité. Dans tous ces exemples, une abeille serait plus intelligente qu’un humain ou une baleine.
Qu’en est-il de la vitesse d’apprentissage? Encore une fois, une abeille vaincra un humain (et tout autre vertébré), même lorsque la durée de vie est égalisée. C’est un exemple de la difficulté de quantifier l’intelligence.

L’intelligence des vertébrés ne se distingue pas des insectes par une caractéristique unique. Les vertébrés peuvent mémoriser des lieux, les insectes aussi. Les deux ont le sens du temps. Les deux peuvent faire appel à l’expérience passée pour émettre des jugements futurs (du genre : je suis venu ici à 3 heures hier et j’ai mangé un délicieux puceron. Je le referai donc aujourd’hui!)
Des règles d’apprentissage? Aucun problème! Catégoriser et trier les informations? Encore une fois, les deux le font ! Même l’expérience du chien de Pavlov, qui a été traditionnellement citée comme une réponse uniquement vertébrée (saliver dans l’attente de la nourriture), a été reproduite dans une blatte. Il semble qu’il n’y ait pas grand chose que les vertébrés, avec leur cerveau relativement énorme, peuvent faire que les insectes ne peuvent pas. Pourquoi?

Avoir un grand cerveau n’apporte aucune capacité, cela améliore simplement la résolution. Pensez à un ordinateur: vous pouvez avoir un processeur à double cœur, mais cela ne vous apportera pas grand-chose si vous utilisez uniquement Windows 97. La complexité n’est pas une question de nombre de neurones, mais la capacité de faire plus de choses. En termes de comportement, une abeille est dans une position tout à fait respectable, selon la façon dont les éthologues classifient le comportement. Les insectes varient entre 15 et 59 (le nombre augmente avec le niveau de socialité). Les dauphins ont 123.
Les abeilles ont un score de 59 : cela signifie qu’elle est capable de 59 comportements distincts, y compris construire des nids d’abeilles de forme spécifique, manipuler le pollen pour les coller sur leur corps, diverses danses comme moyen de communication, séduire ses ennemis au combat, nettoyer le nid et réchauffer même ses compagnons de nid en frissonnant (partage de la chaleur corporelle).
Un gros mammifère a une taille de cerveau qui est un million de fois plus grande que celle d’une abeille. Pourtant, ils ne peuvent faire que deux à trois fois plus de comportements identiques. Pas tout à fait ce à quoi on pourrait s’attendre, même si on accepte la limitation de tels éthogrammes.

Qu’en est-il de la mémoire? Les humains peuvent stocker une quantité pratiquement illimitée d’images, ce qui n’est pas si impressionnant, étant donné que les oiseaux dont le cerveau est beaucoup plus petit peuvent mémoriser l’emplacement de milliers de lieux d’alimentation. Aucune étude n’a déterminé de limite supérieure pour la mémoire à long terme des insectes.
Les abeilles peuvent mémoriser au moins six emplacements et trois chemins menant à chacun d’eux. Ils peuvent se rappeler au moins quatre bons choix et quatre mauvais choix. Ces souvenirs ne sont pas que visuels. Les abeilles peuvent aussi s’en souvenir par leur odeur et la mémoire globale est souvent un mélange d’odeur, de lieu et de couleur. Bien sûr, étant donné que la capacité de mémoire est directement liée à la taille du cerveau (plus de substrat neural), nous ne pouvons pas comparer directement la capacité de mémoire des insectes et des vertébrés.

Est-ce vraiment si surprenant que les insectes aient des capacités cognitives aussi avancées?
Non. Un cerveau dont le volume est inférieur à un millionième de celui d’un humain peut sembler incapable d’effectuer des opérations complexes. En fait, si la connaissance des insectes est tellement avancée, c’est en raison même de la miniaturisation de leur cerveau, et non en dépit de celle-ci.
Ils ne collectent pas d’informations par quantité, mais par qualité. Dans le cas du système visuel, ils perçoivent une plus large gamme de fréquences lumineuses et disposent de toutes sortes de systèmes de détection des contours et de reconnaissance des formes, mais au prix de la résolution et de la clarté. Cela nécessite moins de neurones, mais donne beaucoup plus de flexibilité et d’informations.

Cela dit, il est peu probable que nous trouvions des insectes dont l’utilisation des outils soit flexible, qui seraient perspicaces ou qui auraient  une sorte de théorie de l’esprit. Là encore, le cerveau de 10 g d’un oiseau corvidé peut atteindre les mêmes degrés de cognition que celui d’un grand singe et corréler la taille globale du cerveau et la cognition est inutile. Une augmentation de la taille du cerveau représente simplement une augmentation de la puissance de traitement nécessaire pour soutenir un organisme plus grand. Cela ne mènera pas à une intelligence supérieure. Un ver Caenorhabditis elegans, avec ses 302 neurones, est capable d’apprendre. Ce n’est pas un fait merveilleux – il faut s’y attendre. La vraie surprise vient du fait que tant d’animaux ont un cerveau aussi volumineux! Tous les composants de base des neurones sont présents chez les vertébrés et les insectes et sont probablement partagés depuis leur dernier ancêtre commun.


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