Le cerveau selon Paul Valéry, entre structure de l’esprit et structure de l’univers
p. 125-134
Texte intégral
1Alors que j’allais publier mon Paul Valéry, amoureux de son cerveau chez Odile Jacob1 – incursion d’un psychologue expérimentaliste dans le monde littéraire –, j’appris par mon confrère et ami Pierre Brunel, en marge d’une de nos séances à l’Académie des sciences morales et politiques, que son ancien élève, William Marx, professeur au Collège de France, allait bientôt publier, à son tour, le cours de poétique de Valéry au Collège. Je ne connaissais pas personnellement William Marx, et Pierre Brunel a fait l’heureuse mise en relation. C’est lors de cette rencontre scientifico-littéraire dans mon laboratoire de la Sorbonne, suivie d’un joyeux déjeuner au Balzar, qu’il m’invita pour un colloque en juin 2023. Entre-temps, alors que les deux tomes du Cours de poétique venaient de paraître chez Gallimard, nous avons accordé un entretien croisé intitulé « Paul Valéry, médecin de l’intelligence2 ». Pour illustrer mon propos, je partirai ici d’une réflexion de Valéry dans « Au sujet d’Eurêka », l’un des fils conducteurs de mon Paul Valéry, amoureux de son cerveau :
Il leur arrive [aux mathématiciens] de considérer leurs découvertes, non comme des « créations » de leurs facultés combinatoires [celles de leur cerveau], mais plutôt comme des captures que ferait leur attention dans un trésor de formes préexistantes et naturelles, qui n’est accessible que par une rencontre assez rare de rigueur, de sensibilité et de désir3.
2L’usage que fit de cette formule le mathématicien Alain Connes en 1989, lors d’un débat qui l’opposait au neurobiologiste Jean-Pierre Changeux (dans Matière à pensée), retint toute mon attention de jeune chercheur. Ce débat était celui du réalisme (Alain Connes) contre le constructivisme neuronal (Jean-Pierre Changeux)4. Selon Alain Connes, les objets logico-mathématiques ne sont pas de « simples » créations ou constructions du cerveau (constructivisme), mais ils existent bel et bien dans la nature (réalisme), tel un trésor abstrait ! Aux mathématiciens et aux logiciens de les découvrir… Alain Connes concédait toutefois à Jean-Pierre Changeux que nous ne les percevons que grâce à notre cerveau, au prix, comme disait Valéry, d’un mélange rare de concentration et de désir ! (Il citait de mémoire.)
3Une lecture superficielle de ce rapprochement entre Alain Connes et Paul Valéry pourrait laisser penser à une parade du mathématicien dans laquelle le rôle du cerveau serait réduit à celui d’un simple radar détectant les objets d’une réalité abstraite. C’est cette interprétation du réalisme, ou « platonisme », qui est parfois mal comprise et trop vite écartée en neurosciences (par exemple, par Stanislas Dehaene dans La Bosse des maths5). En fait, Valéry, tel que le ressentait Alain Connes, allait déjà beaucoup plus loin. C’est le processus d’une remarquable « co-construction » en miroir du cerveau-monde qu’il pressentait. Ainsi la citation valéryenne ci-dessus était-elle précédée (dans « Au sujet d’Eurêka ») d’une autre plus percutante encore : « L’univers est construit sur un plan dont la symétrie profonde est, en quelque sorte, présente dans l’intime structure de notre esprit6. »
4Voilà bien un fragment de pensée valéryenne – à titre d’exemple princeps – dont la fulgurance et la puissance exigent de l’analyser en le plaçant sous l’œil du microscope électronique d’aujourd’hui en sciences cognitives. Je veux dire au regard des données les plus actuelles en neurosciences où l’imagerie cérébrale est devenue « le microscope » de la psychologie expérimentale.
5« [P]résente dans l’intime structure de notre esprit » signifie concrètement dans notre cerveau, dans les motifs d’activation de nos neurones. Dans tous les cerveaux ? Oui, Valéry avait vu juste ! Les données neuroscientifiques actuelles permettent de le penser. Car là où beaucoup de philosophes se sont inutilement contorsionnés (et le font encore aujourd’hui), il ne faisait aucune difficulté à Valéry de substituer le cerveau à l’esprit ou l’inverse. Son intelligence pure lui permettait cela, sans états d’âme, bien avant le développement des neurosciences en France et dans le monde.
Images et sons : la rétinotopie et la tonotopie cérébrales
6On sait aujourd’hui, grâce aux progrès fulgurants des sciences du cerveau, que les motifs d’activation des neurones dans le cortex visuel ressemblent aux motifs géométriques des images observées (ou simplement imaginées mentalement), parfois de façon quasi mimétique : c’est ce que l’on appelle la « rétinotopie7 ». On peut se la représenter pour les traits et les formes d’un de Vinci ou d’un Degas (deux affinités valéryennes), perçus par le cerveau de l’observateur ou encore créés par celui de l’artiste. C’est ce qu’explique remarquablement Jean-Pierre Changeux pour la peinture dans son ouvrage La Beauté dans le cerveau8. Il y ajoute la surprise, la cohérence, ou consensus partium, et la parcimonie dont la conjonction neuronale, la synthèse dans le cerveau (via le cortex préfrontal), est rare et synonyme de beauté. Cela confirme scientifiquement l’hypothèse ou intuition forte de Valéry : oui, l’univers visuel est bien construit sur un plan dont la symétrie profonde est, en quelque sorte, présente dans l’intime structure neuro-géométrique de notre cortex visuel.
7Le plus remarquable encore est qu’il en est de même pour les sons et la musique dans le cortex auditif. C’est le phénomène dit de « tonotopie9 ». Ainsi, des traces de l’environnement visuel et/ou auditif (de Vinci, Degas, Wagner, Debussy…) s’impriment ou se reflètent quasi directement, via les molécules et impulsions nerveuses, dans le cerveau. On parle à ce sujet de cartes ou de réseaux « neuro-culturels ». Dans son ouvrage, Jean-Pierre Changeux décrit ces phénomènes physico-chimiques en reflet (image) ou en écho (son) par des communications moléculaires via des protéines spéciales, dites « allostériques », dans nos récepteurs sensoriels rétiniens ou auditifs. En épigraphe d’un des chapitres, il cite d’ailleurs, à son tour, Valéry : « Notre univers n’est qu’un phénomène cérébral10. » « CQFD » (ce qu’il fallait démontrer), dit-on en mathématiques (de Changeux à Valéry, via Connes si l’on remonte au débat de 1989).
La somatotopie ou le corps dans le cerveau
8Outre les exemples de la vision et de l’audition, le corps humain lui-même est concerné par ces phénomènes de « -topie » dans le cerveau. Les danseuses et les danseurs ne le démentiraient pas, ni Degas qui les dessinait, ni Valéry qui observait Degas les dessiner et qui aimait beaucoup les ballets et chorégraphies de l’Opéra de Paris. Les neurosciences ont, en effet, démontré des cartes sensorimotrices également topographiques qui reflètent point par point dans le cerveau toutes les parties du corps, qu’il s’agisse de les ressentir (cortex somatosensoriel) ou d’agir par le mouvement (cortex prémoteur et moteur). Et cela avec une remarquable exactitude anatomique – donc spatiale – proportionnelle à la densité des récepteurs sensoriels et à la commande précise des différents segments corporels. C’est ce que l’on appelle la « somatotopie11 ». On rejoint ici la thématique sensorimotrice abordée par Atsuo Morimoto12.
9Pour les mouvements du corps, il existe aussi un phénomène dit « de résonance motrice » par lequel notre cerveau, à la simple vue des actions d’autrui, active des réseaux de neurones dits « miroirs », identiques à ceux liés aux mêmes actions qui seraient effectivement exécutées par nous13. C’est ce qui sous-tend l’imitation, existant déjà chez le tout jeune bébé humain, mais aussi l’empathie qui caractérise les relations sociales ultérieures14. Cette résonance motrice du cerveau, aujourd’hui démontrée scientifiquement, agissait sans doute fortement dans la passion de Valéry pour les ballets et pour Degas lui-même – tels des « miroirs en abyme ».
La numérotopie ou les mathématiques dans le cerveau
10Revenons à présent aux mathématiques, sujet cher à Alain Connes et moi-même depuis Pensée logico-mathématique15 (quelques années après Matière à pensée d’Alain Connes et Jean-Pierre Changeux). Concernant les nombres, la découverte de cartes topographiques dans le cerveau humain n’est que très récente ; elle date d’à peine dix ans. En effet, contrairement à la vision ou à l’audition (ou même à la sensorimotricité), il n’y a pas, pour le « sens du nombre », un cortex sensoriel primaire qui faciliterait le processus d’analogie, de « -topie », dans le cerveau, c’est-à-dire la similitude directe entre la perception et la représentation neuronale. La démonstration est donc plus difficile.
11Le nombre et les mathématiques en général, de l’estimation numérique et du comptage aux équations algébriques, ont leur siège dans des régions plus élaborées, dites « associatives de haut niveau », logées chez l’humain dans le cortex pariétal postérieur, notamment dans le sillon intrapariétal16 (SIP). Jusque dans ces régions, grâce à des techniques d’imagerie cérébrale sophistiquées, les chercheurs ont également pu découvrir que les motifs d’activation des neurones dépendent de ce que l’on appelle la « numérosité », c’est-à-dire les nombres présentés dans des nuages de points, ce qui correspond à une forme d’abstraction mathématique par rapport aux autres caractéristiques visuelles de ces stimulations17 (la forme, la couleur, la taille ou la densité des points). Dans l’expérience que j’évoque, plus les nombres à comparer imposaient un jugement précis, plus le volume cérébral activé dans le cortex pariétal était grand. Ces résultats publiés dans la revue Science dans les années 2010 identifiaient et confirmaient donc, pour la première fois, un phénomène dit de « numérotopie ».
12Ainsi, tant pour les nombres que pour les images, les sons ou le corps (sensation et motricité), Valéry avait vu juste en postulant, à sa façon, que « [l]’univers est construit sur un plan dont la symétrie profonde est, en quelque sorte, présente dans l’intime structure de notre esprit18 » (ou cerveau).
La logicotopie ou la logique dans le cerveau
13L’activité neuronale humaine est donc rétinotopique, tonotopique, somatotopique, facilitant tout à la fois la perception commune et les arts, créateurs de beauté ; elle est aussi numérotopique, propice à l’éveil aux mathématiques, des plus simples chez l’enfant aux plus élaborées chez le savant. Mais demeure une question nouvelle et plus difficile, peu explorée à ce jour en neurosciences : l’activité neuronale peut-elle être aussi « logicotopique », au sens d’une topographie relative à la logique du raisonnement humain ? Celle dont l’art formel est développé en Occident depuis Aristote (les syllogismes), rappelé par Condillac, membre de l’Académie française, au xviiie siècle (L’Art de penser, L’Art de raisonner), et au cœur de notre intelligence humaine comme de nos sciences et technologies. J’invente ici cette notion de logicotopie du cerveau, et c’est Valéry qui, avec son idée de symétrie profonde, m’y a conduit. Vous ne trouverez nulle part ce terme dans la littérature scientifique. La question de la logicotopie est beaucoup plus complexe que les précédentes, mais elle doit être posée. Il s’agit d’un nouveau programme neuroscientifique à mettre en œuvre (avis aux jeunes chercheurs !), avec toutefois déjà quelques premiers éléments expérimentaux qui montrent qu’il est techniquement possible – « faisable » comme l’on dit aujourd’hui dans les agences d’évaluation de la recherche.
« Un sport intellectuel »
14Au laboratoire, depuis le début des années 2000, nous étudions la question de la logique dans le cerveau grâce à l’imagerie cérébrale. Pour être logiques face à certaines tâches ou certains tests, les individus doivent souvent inhiber des illusions premières ou biais perceptifs qui trompent leur raisonnement19. Ainsi, grâce à l’imagerie cérébrale, nous avons découvert le changement qui se produit dans le cerveau humain lorsque, sous l’effet d’un apprentissage de l’inhibition (« un sport intellectuel », eût dit Monsieur Valéry-Teste20), les individus passent, au cours d’une même tâche de raisonnement, d’un mode perceptif facile, automatisé mais erroné (un biais cognitif), à un mode logique difficile et exact. Nos résultats, assez spectaculaires, ont indiqué un très net basculement des activations neuronales, de la partie postérieure du cerveau (perceptive) à sa partie antérieure, dédiée à la synthèse et à l’abstraction logique : le cortex préfrontal21 (fig. 1).
Figure 1. Imagerie de la reconfiguration neuronale qui s’opère dans le cerveau d’un individu avant (à gauche) et après (à droite) l’entraînement du processus d’inhibition, à l’issue duquel il trouve la solution logique d’un problème.

D’après Olivier Houdé, Laure Zago et al., « Shifting from the perceptual brain to the logical brain: The neural impact of cognitive inhibition training », Journal of Cognitive Neuroscience, vol. 12, no 5, 2000, p. 721-728.
15Là où, en allant plus loin encore, on pourrait commencer à parler de « logicotopie », c’est en référence aux travaux d’autres chercheurs en France qui, reprenant le principe de notre expérience princeps, toujours en imagerie cérébrale (IRM fonctionnelle), ont démontré de façon dite « paramétrique » que plus la règle logique exigeait d’inhiber le biais perceptif (par construction hiérarchisée des items), plus le volume de l’activation préfrontale était grand22. Cela rappelle exactement la découverte de la numérotopie : plus les nombres à comparer exigeaient de la précision, plus le volume d’activation pariétale était grand. Ici, le jugement est logique plutôt que mathématique, mais on peut très bien imaginer une combinaison des deux dans un réseau pariéto-frontal dédié aux opérations logico-mathématiques23. Reste encore à perfectionner les paradigmes expérimentaux et les modèles d’analyse pour que ces données puissent converger et bien démontrer le même ordre de phénomènes dits de « -topies » du cerveau humain.
Une analogie profonde
16On peut dès lors penser que, via la géométrie des volumes neuronaux, les motifs d’activation/inhibition du cortex préfrontal pourraient ressembler ou « se configurer comme » (proportionnellement à) la logique des problèmes posés. L’analogie porterait ici moins sur la perception des stimulations, comme dans la rétinotopie ou la tonotopie (analogie dite « de surface »), que sur la structure logique, plus abstraite et profonde, des problèmes. Mais l’abstrait aussi s’opérationnalise et se mesure en psychologie (ce n’est pas celui des philosophes « que rien ne saurait jamais vérifier24 », disait Valéry, sans concession). On a vu que le degré d’abstraction de l’esprit dans le cerveau humain pouvait déjà être en partie mesuré en paramétrant le degré d’inhibition de la perception directe – tel un négatif en photographie –, lorsque cette dernière est trompeuse et s’oppose à la logique. Les neurosciences pourraient donc ici rejoindre la vision valéryenne d’une symétrie généralisée entre le plan du cerveau et celui de l’univers, de la perception à la logique en passant par les mathématiques et la beauté.
17Nous avons en outre démontré au laboratoire en imagerie cérébrale, lors d’une tâche logico-mathématique inspirée du psychologue suisse Jean Piaget, que cette inhibition s’éveille et se renforce au cours du développement intellectuel de l’enfant, dans une région particulière du cortex préfrontal : le gyrus frontal inférieur25 (GFI). Cela voudrait dire que la logicotopie, via l’inhibition active et l’abstraction que cette dernière permet, se façonnerait peu à peu au cours de l’ontogenèse cognitive, du cerveau du bébé à celui de l’adulte, pour atteindre chez le mathématicien ou le logicien les formes les plus complexes – grâce à un mélange rare de concentration et de désir !
Du réseau neuronal à celui des galaxies
18Plus audacieux encore, pour aller jusqu’au bout de l’intuition géniale, de la prescience de Valéry ? Voici que pour la toute première fois dans l’histoire de l’Univers et de l’Humanité, deux chercheurs, l’un astrophysicien, l’autre neuroscientifique, ont publié, au début des années 2020, une comparaison quantitative entre le réseau neuronal chez l’humain et le réseau cosmique des galaxies (ou cosmic web26) ! Selon leurs découvertes, à des échelles radicalement différentes – plus de vingt-sept ordres de grandeur –, l’auto-organisation de ces deux systèmes complexes est régie par des principes similaires de réseaux dynamiques (fig. 2). Cette théorie est mesurée, quantifiée, formules mathématiques à l’appui, et imagée. Reste, comme toujours en sciences, à la vérifier, la contredire et en discuter. Mais Valéry, notre poète-penseur, l’avait déjà si bien formulée !
19Tel Narcisse face à son image dans le miroir, Valéry, face à son cerveau, en était amoureux au point d’en jouir sans fin, confessait-il dans une poésie de jeunesse27, mais aussi d’y découvrir ou d’y pressentir des lois remarquables. Aux littéraires de s’en réjouir, aux scientifiques de s’en saisir. Humains, nous nous inscrivons dans l’Univers (même le multivers, voire le métavers numérique aujourd’hui) et l’Univers s’inscrit en nous, via notre cerveau. Deux plans dont Valéry avait parfaitement compris la profonde symétrie.
Figure 2. Images du réseau cosmique des galaxies (à gauche), du cervelet (au milieu) et du cortex (à droite), cervelet et cortex formant le cerveau.

Crédit : Franco Vazza et Alberto Feletti, « The quantitative comparison between the neuronal network and the cosmic web », Frontiers in Physics, vol. 8, 2020, 525731, fig. 3, https://doi.org/10.3389/fphy.2020.525731. Creative Commons Attribution 4.0 International License (CC-BY 4.0), https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.
Notes de bas de page
1Olivier Houdé, Paul Valéry, amoureux de son cerveau. Curieux de tout, mais d’abord de lui-même, Paris, Odile Jacob, 2022. Le présent texte reprend et développe les idées du chapitre xiv de ce livre à propos des neurosciences actuelles, avec l’accord de l’éditrice.
2Entretien entre William Marx et Olivier Houdé, « Paul Valéry, médecin de l’intelligence », Décision et stratégie santé, no 334, 2023, p. 26-29.
3« Au sujet d’Eurêka » [1921], Œ1, 856-857 ; LP1, 770.
4Jean-Pierre Changeux et Alain Connes, Matière à pensée, Paris, Odile Jacob, 1989.
5Stanislas Dehaene, La Bosse des maths. Quinze ans après, Paris, Odile Jacob, 2010.
6« Au sujet d’Eurêka », Œ1, 856-857 ; LP1, 782.
7Voir Roger B.H. Tootell, Nouchine K. Hadjikhani et al., « From retinotopy to recognition: fMRI in human visual cortex », Trends in Cognitive Sciences, vol. 2, no 5, 1998, p. 174-183, https://doi.org/10.1016/S1364-6613(98)01171-1 ; Isabelle Klein, Jessica Dubois et al., « Retinotopic organization of visual mental images as revealed by functional magnetic resonance imaging », Cognitive Brain Research, vol. 22, no 1, 2004, p. 26-31, https://doi.org/10.1016/j.cogbrainres.2004.07.006 ; Scott D. Slotnick, William L. Thompson et al., « Visual mental imagery induces retinotopically organized activation of early visual areas », Cerebral Cortex, vol. 15, no 10, 2005, p. 1570-1583, https://doi.org/10.1093/cercor/bhi035.
8Jean-Pierre Changeux, La Beauté dans le cerveau, Paris, Odile Jacob, 2016.
9Voir Thomas M. Talavage, Martin I. Sereno et al., « Tonotopic organization in human auditory cortex revealed by progressions of frequency sensitivity », Journal of Neurophysiology, vol. 91, no 3, 2004, p. 1282-1296, https://journals.physiology.org/doi/full/10.1152/jn.01125.2002 ; Colin Humphries, Einat Liebenthal et Jeffrey R. Binder, « Tonotopic organization of human auditory cortex », NeuroImage, vol. 50, no 3, 2010, p. 1202-1211.
10Jean-Pierre Changeux, La Beauté dans le cerveau, op. cit., p. 121.
11Voir, pour ce phénomène classique de somatotopie dans le cerveau, Mark F. Bear, Barry W. Connors et Michael A. Paradiso, Neurosciences à la découverte du cerveau, Montrouge, Pradel, 1997. Pour le mouvement, voir Alain Berthoz, Le Sens du mouvement, Paris, Odile Jacob, 1997.
12Voir dans ce volume, Atsuo Morimoto, « Le cycle sensorimoteur, l’implexe et la création poétique ».
13Voir Giacomo Rizzolatti et Laila Craighero, « The mirror-neuron system », Annual Review of Neuroscience, vol. 27, 2004, p. 169-192, https://doi.org/10.1146/annurev.neuro.27.070203.144230.
14Voir Jean Decety et William Ickes (dir.), The Social Neuroscience of Empathy, Cambridge (MA), The MIT Press, 2009.
15Olivier Houdé et Denis Miéville (dir.), Pensée logico-mathématique, Paris, PUF, 1993.
16Voir Stanislas Dehaene, La Bosse des maths, op. cit. ; Marie Amalric et Stanislas Dehaene, « Origins of the brain networks for advanced mathematics in expert mathematicians », PNAS, vol. 113, no 18, 2016, p. 4909-4917, https://doi.org/10.1073/pnas.1603205113.
17Voir Ben M. Harvey, Barrie P. Klein et al., « Topographic representation of numerosity in the human parietal cortex », Science, vol. 341, no 6150, 2013, p. 1123-1126.
18Voir supra, n. 6.
19Voir Olivier Houdé, « Inhibition and cognitive development: Object, number, categorization, and reasoning », Cognitive Development, vol. 15, no 1, 2000, p. 63-73, https://doi.org/10.1016/S0885-2014(00)00015-0 ; id., Le Raisonnement, Paris, PUF, coll. « Que sais-je ? », 2014 ; id., Apprendre à résister, Paris, Le Pommier, 2014.
20« Le Bilan de l’intelligence » [1935], Œ1, 1083 ; LP2, 480.
21Voir Olivier Houdé, Laure Zago et al., « Shifting from the perceptual brain to the logical brain: The neural impact of cognitive inhibition training », Journal of Cognitive Neuroscience, vol. 12, no 5, 2000, p. 721-728 ; Olivier Houdé et Nathalie Tzourio-Mazoyer, « Neural foundations of logical and mathematical cognition », Nature Reviews Neuroscience, vol. 4, 2003, p. 507-514, https://doi.org/10.1038/nrn1117.
22Voir Jérôme Prado et Ira A. Noveck, « Overcoming perceptual features in logical reasoning: A parametric functional magnetic resonance imaging study », Journal of Cognitive Neuroscience, vol. 19, no 4, 2007, p. 642-657.
23Voir Olivier Houdé, Comment raisonne notre cerveau, Paris, PUF, coll. « Que sais-je ? », 2023.
24Rapporté par Michel Jarrety, PV.
25Voir Olivier Houdé, Arlette Pineau et al., « Functional magnetic resonance imaging study of Piaget’s conservation-of-number task in preschool and school-age children: A neo-Piagetian approach », Journal of Experimental Child Psychology, vol. 110, no 3, 2011, p. 332-346, https://doi.org/10.1016/j.jecp.2011.04.008 ; Olivier Houdé, Sandrine Rossi et al., « Mapping numerical processing, reading, and executive functions in the developing brain: An fMRI meta-analysis on 52 studies including 842 children », Developmental Science, vol. 13, no 6, 2010, p. 876-885, https://doi.org/10.1111/j.1467-7687.2009.00938.x.
26Voir Franco Vazza et Alberto Feletti, « The quantitative comparison between the neuronal network and the cosmic web », Frontiers in Physics, vol. 8, 2020, 525731, https://doi.org/10.3389/fphy.2020.525731.
27« Solitude » [1929], Œ1, 1588 ; LP1, 266.
Auteur
-
Olivier Houdé
Professeur à l’université Paris Cité
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