Nous avons l'habitude de nous représenter le cerveau comme un réseau géant de neurones, où l'information est transmise par les synapses de cellule à cellule. Mais cette image pourrait être incomplète. Des chercheurs de l'Institut Picower du MIT proposent d'y ajouter un niveau supplémentaire : le cerveau pourrait traiter l'information à l'aide d'ondes électriques se propageant à travers le cortex.
En août 2026, Earl Miller, Scott Brincat et Jefferson Roy ont présenté dans The Journal of Neuroscience une théorie de la cognition et de la conscience analogiques. Selon celle-ci, les ondes cérébrales progressives seraient capables de rassembler rapidement des millions de neurones en ensembles fonctionnels et de réorganiser leurs interactions sans avoir à modifier à chaque fois les connexions synaptiques elles-mêmes.
Les synapses restent le fondement du fonctionnement cérébral. Mais elles sont relativement stables, alors que la situation autour de nous change à chaque seconde. Le cerveau doit instantanément relier la vision, les sons, les sensations corporelles, la mémoire et les objectifs actuels. Les auteurs supposent que ce sont précisément les ondes qui lui permettent de changer rapidement la configuration fonctionnelle du réseau neuronal existant.
Cette idée s'accorde bien avec l'observation que les neurones ont rarement une seule fonction. Une même cellule peut appartenir à différents ensembles selon la tâche. Ce qui importe n'est donc pas seulement de savoir quel neurone est actif, mais aussi avec qui il travaille à un moment donné.
L'un des mécanismes d'une telle coordination pourrait être les interactions entre les rythmes cérébraux. Les oscillations plus lentes alpha et bêta peuvent influencer l'activité gamma rapide, associée au traitement de l'information sensorielle. Les rythmes peuvent se propager à travers le cortex sous forme d'ondes progressives, modifiant séquentiellement les conditions de fonctionnement des neurones sur leur passage.
La partie la plus inhabituelle de la théorie commence là où ces ondes se rencontrent.
Comme les ondes physiques ordinaires, elles peuvent se superposer : dans certains endroits, elles s'amplifient, dans d'autres, elles s'atténuent. Il en résulte un motif spatio-temporel complexe. Miller et ses collègues supposent qu'une telle interférence pourrait être non seulement un sous-produit du fonctionnement cérébral, mais une partie du processus de calcul lui-même.
On peut se représenter cela comme des cercles à la surface de l'eau. Si l'on jette plusieurs pierres dans un étang, les vagues se croisent et créent un nouveau motif, bien que le fond et les rives restent les mêmes. De la même manière, le cerveau pourrait rapidement créer de nouvelles configurations fonctionnelles sans restructurer physiquement tout le réseau neuronal.
Plus intéressante encore est la possibilité d'une influence inverse. Les neurones créent des champs électriques, mais ces champs peuvent à leur tour affecter l'activité d'autres neurones — un phénomène connu sous le nom d'interaction éphaptique. On obtient un système dynamique en boucle : les neurones forment des ondes, les ondes organisent les neurones, et l'activité modifiée crée de nouvelles ondes.
C'est précisément ici que la théorie aborde le problème de la conscience.
Les auteurs supposent que les ondes progressives aident à intégrer les processus cérébraux locaux dans un état cohérent à grande échelle. La conscience pourrait alors dépendre non seulement de l'information contenue dans l'activité neuronale, mais aussi de la manière dont cette activité est organisée dans le temps et l'espace.
En faveur d'une telle idée plaident notamment les recherches sur l'anesthésie générale. Différents anesthésiques agissent sur différentes cibles moléculaires, mais la perte de conscience s'accompagne d'une perturbation de l'organisation à grande échelle des ondes cérébrales. Cela ne prouve pas que les ondes créent la conscience, mais indique que leur dynamique coordonnée pourrait être une condition importante de l'état conscient.
Pour l'instant, il s'agit précisément d'une théorie, et non d'un mécanisme prouvé de la conscience. Les chercheurs doivent encore montrer que l'interférence des ondes cérébrales effectue réellement des calculs analogiques, et non pas simplement accompagne le fonctionnement des réseaux de neurones.
Mais si l'hypothèse se confirme, elle modifiera sensiblement notre vision du cerveau. Pour comprendre la pensée, il ne suffira plus d'étudier uniquement les neurones, les synapses et les régions corticales isolées. Il faudra également prendre en compte la physique du tissu nerveux lui-même — les champs électriques, les rythmes et le mouvement des ondes.
Et peut-être la question principale de la science de la conscience changera-t-elle progressivement. Au lieu de chercher l'endroit dans le cerveau où se trouve la conscience, les chercheurs se demanderont de plus en plus souvent quel motif dynamique permet à des milliards de cellules de devenir momentanément un tout unifié.
Dans cette image, le cerveau apparaît non pas simplement comme un réseau transmettant des signaux. Il ressemble à un paysage ondulatoire en constante évolution, où la dynamique même de l'activité électrique peut devenir une partie du calcul.
