1. Dynamique non linéaire :Le cerveau fonctionne comme un système complexe dans lequel de minuscules changements dans les conditions initiales peuvent entraîner des modifications significatives du comportement global. Ce comportement non linéaire donne lieu à la nature imprévisible et à la variété de l'activité cérébrale.
2. Traitement distribué parallèle :Les informations dans le cerveau sont traitées de manière distribuée, avec plusieurs neurones travaillant simultanément pour calculer et transmettre des signaux. Cette architecture parallèle permet l’analyse rapide et efficace des informations sensorielles, ainsi que l’intégration de diverses entrées pour la prise de décision et la planification.
3. Auto-organisation :Le cerveau a la capacité remarquable de s’auto-organiser et de former des modèles d’activité. Cette auto-organisation se produit à différents niveaux, depuis les interactions microscopiques entre neurones jusqu'à la coordination à grande échelle de régions cérébrales impliquées dans des comportements complexes.
4. Apprentissage hébbien et plasticité synaptique :Les connexions entre les neurones, appelées synapses, changent de force au fil du temps en fonction des modèles d'activité. Des connexions plus fortes se forment entre les neurones qui se déclenchent fréquemment ensemble, un phénomène appelé apprentissage hebbien ou plasticité synaptique. Cette capacité d'adaptation sous-tend la formation de la mémoire à long terme, l'apprentissage et l'adaptation aux exigences environnementales changeantes.
5. Intégration et séparation des informations :Différentes régions du cerveau sont spécialisées pour des fonctions spécifiques, tandis que d'autres travaillent ensemble pour intégrer des informations provenant de diverses sources. Cette ségrégation et cette intégration permettent un traitement efficace de l'information et l'intégration des processus sensoriels, moteurs et cognitifs.
6. Boucles de rétroaction :Le cerveau utilise largement des boucles de rétroaction, dans lesquelles la sortie d'une région particulière du cerveau est renvoyée comme entrée à d'autres régions connectées. Ces boucles permettent le traitement itératif des informations, la correction des erreurs et l'affinement des représentations neuronales au fil du temps.
7. Criticité :Le cerveau fonctionne à proximité d'un état critique, où il est en équilibre entre l'ordre et le chaos. Cette criticité permet un traitement rapide et flexible de l’information, permettant des transitions soudaines entre différents états d’activité qui prennent en charge des fonctions cognitives complexes.
8. Émergence des propriétés globales :Des comportements cérébraux complexes, tels que la conscience ou le langage, émergent du résultat des interactions de multiples composants à différentes échelles. Ces propriétés globales ne peuvent pas être entièrement expliquées par l’étude de neurones individuels ou de petites collections de neurones, mais découlent de la dynamique collective et de l’organisation de l’ensemble du réseau cérébral.
L’étude de l’émergence de comportements cérébraux complexes constitue une frontière stimulante et passionnante pour les neurosciences. En combinant des données expérimentales, des modèles théoriques et des simulations informatiques, les scientifiques réalisent des progrès significatifs dans la compréhension de la manière dont le cerveau donne naissance aux phénomènes mentaux riches et complexes qui caractérisent l’expérience et la cognition humaines.
