L'hypothèse du cerveau entropique gagne en crédibilité comme modèle des états de conscience

Pourquoi c'est important : comprendre ce qui distingue les états de conscience riches et expansifs des états diminués pourrait éclairer la façon dont nous diagnostiquons et traitons des troubles allant de la dépression à la démence, ainsi que les troubles de la conscience. L'hypothèse du cerveau entropique (EBH, pour « entropic brain hypothesis ») propose un pont volontairement simple entre la physiologie cérébrale et l'expérience subjective. Cette revue, rédigée par l'auteur de l'hypothèse, fait le point sur les données accumulées depuis son introduction en 2014 et sa révision en 2018.

Ce qui a été couvert : il s'agit d'une revue narrative, et non d'une nouvelle expérience. L'EBH postule que, dans une plage fonctionnellement pertinente, l'entropie (l'imprévisibilité au sens de la théorie de l'information) de l'activité cérébrale spontanée code l'ampleur ressentie d'un état de conscience. L'article distingue la complexité de type 1 (l'entropie, qui augmente jusqu'au hasard pur) de la complexité de type 2 (une organisation structurée, invariante d'échelle ou critique). L'EBH concerne principalement le type 1, et l'auteur reconnaît que des propriétés de type 2 pourraient être nécessaires pour un modèle plus complet. L'hypothèse est née des premières études de neuroimagerie sous psilocybine. La baisse de perfusion observée par marquage de spin artériel (arterial spin labelling) avait d'abord été interprétée comme un effet thermodynamique, mais elle est désormais plutôt considérée comme le reflet d'une vasoconstriction et d'un découplage neurovasculaire transitoire. On décrit aujourd'hui plus justement les psychédéliques comme provoquant une dérégulation excitatrice, surtout dans le cortex. L'IRMf au repos montre de façon répétée une désynchronisation du réseau du mode par défaut et une moindre ségrégation entre les réseaux.

Principaux résultats : les états expansifs associés à une entropie cérébrale plus élevée comprennent la méditation experte, la stimulation par lumière stroboscopique, les expériences proches de la mort, la respiration atypique, le sommeil paradoxal, l'aura préictale, la psychose débutante non traitée et les états psychédéliques. Les états de conscience réduite ou abolie, associés à une entropie plus basse, comprennent les troubles de la conscience, le sommeil profond, l'anesthésie, les crises d'épilepsie, les états post-AVC, le vieillissement, les troubles cognitifs et les maladies neurodégénératives. L'EEG et la MEG, analysées avec la complexité de Lempel-Ziv (LZc), sont particulièrement sensibles dans le domaine temporel. L'IRMf a une faible résolution temporelle mais une haute résolution spatiale ; les mesures spatiales lui conviennent donc mieux. Trois de ces mesures sont la décomposition harmonique du connectome, la complexité globale normalisée du signal et les ondes spirales corticales. Les résultats discordants en IRMf sur l'entropie sont attribués à des différences de sensibilité des mesures. L'auteur revendique des validités convergente, corrélative, prédictive, discriminante et externe. Une augmentation de l'entropie sous psilocybine, dans un contexte favorable, a prédit une amélioration du bien-être à un mois. Les variations d'entropie reflètent de façon sélective l'ampleur de l'expérience plutôt que l'éveil. Une fonction liée à l'entropie est aussi utilisée en IA générative, ce qui plaide pour la portabilité du concept.

Implications : l'auteur propose l'EBH comme un principe fondamental des états de conscience, applicable à toutes les modalités d'imagerie, à différents systèmes biologiques et peut-être à différents substrats. Il discute de sa pertinence pour la nature de la conscience, la thérapie psychédélique, les maladies mentales, le mode d'action des traitements efficaces et la relation entre l'intelligence artificielle générale et l'intelligence humaine. Le lien entre faible entropie et vieillissement ou neurodégénérescence suggère que l'entropie cérébrale pourrait servir de marqueur de la santé du cerveau.

Limites : l'EBH est descriptive et non une théorie causale de la conscience. Elle est simple et risque de sous-ajuster le phénomène, et il n'existe pas encore de mesure de la complexité de type 2 aussi puissante. Certains résultats d'IRMf ont été discordants, et la revue est rédigée par l'auteur de l'hypothèse.