Neal Cohen – 1952 à nos jours

Biography

L’histoire des neurosciences cognitives contemporaines est indissociable de la déconstruction progressive du dogme unitaire de l’esprit. Pendant la majeure partie du XXe siècle, la mémoire fut appréhendée sous le prisme d’une faculté monolithique ou d’un enregistrement diffus réparti de manière indifférenciée au sein du cortex cérébral. Il a fallu attendre les bouleversements méthodologiques et conceptuels de la fin des années 1970 pour que s’opère un basculement paradigmatique sans précédent, révélant la multiplicité des systèmes mnésiques et leur ancrage dans des architectures anatomocliniques distinctes. Au cœur de cette révolution scientifique se tient une figure intellectuelle majeure : Neal J. Cohen. Par ses travaux pionniers sur les syndromes amnésiques humains, ses modélisations computationnelles et ses contributions théoriques séminales, Cohen a redéfini en profondeur notre compréhension des substrats cérébraux de la mémoire, de la perception et de la conscience.

Dès le tournant des années 1980, en étroite collaboration avec Larry Squire puis avec Howard Eichenbaum, Neal Cohen a apporté la démonstration empirique que la capacité d’acquérir de nouvelles habiletés motrices, perceptives et cognitives pouvait demeurer parfaitement intacte chez des individus privés de toute possibilité de former des souvenirs conscients de leurs expériences. Cette observation fondamentale, formalisée initialement par la dichotomie entre mémoire déclarative et mémoire procédurale, a ouvert la voie à une exploration systématique des systèmes cérébraux sous-jacents, opposant le complexe hippocampique et les structures du lobe temporal médial aux réseaux sous-corticaux des ganglions de la base et du cervelet. Loin de figer sa pensée dans une taxonomie binaire, Cohen a ensuite insufflé une impulsion décisive à la discipline en proposant la théorie de la mémoire relationnelle, assignant à l’hippocampe la fonction précise de tisser des liens associatifs flexibles entre les composantes disparates de notre environnement sensoriel, temporel et spatial.

Au-delà de ses apports fondamentaux à la neuropsychologie cognitive, le parcours de Neal Cohen se caractérise par une constante audace méthodologique et une vision translationnelle élargie. Qu’il s’agisse de l’introduction de l’oculométrie comme biomarqueur implicite des représentations relationnelles, de l’étude du développement cérébral pédiatrique, de l’exploration de la neurodégénérescence ou encore de l’impact transformateur de l’exercice aérobie et de la nutrition sur la neurogenèse hippocampique, Cohen a bâti un pont interdisciplinaire entre la neurobiologie cellulaire, la psychologie expérimentale et la santé publique. Ce vaste article académique se propose de retracer l’itinéraire intellectuel, les découvertes expérimentales déterminantes, les controverses conceptuelles et la postérité scientifique d’un chercheur dont les travaux continuent d’éclairer la complexité de l’esprit humain.

1. Introduction biographique et genèse intellectuelle de Neal Cohen

1.1 Origines académiques et formation initiale dans les années 1970

Le cheminement intellectuel de Neal Cohen s’enracine au cœur d’une époque de profonde reconfiguration épistémologique. Durant les années 1970, la psychologie expérimentale anglo-saxonne traverse ce que les historiens des sciences qualifient d’effondrement définitif du paradigme béhavioriste strict. La psychologie de type stimulus-réponse (S-R), dominée pendant plusieurs décennies par des figures tutélaires telles que B.F. Skinner ou Clark Hull, s’avère incapable de rendre compte des subtilités des processus mentaux internes, de la mémoire épisodique, de l’imagerie mentale et du langage. C’est dans ce climat d’effervescence que s’affirme la « révolution cognitive », portée par les théories du traitement de l’information, la cybernétique et l’émergence des premiers modèles computationnels de l’esprit.

Au cours de sa formation universitaire de premier cycle, Cohen est rapidement immergé dans cette confrontation entre béhaviorisme tardif et cognitivisme émergent. Formé à la rigueur de la psychologie expérimentale, il acquiert une maîtrise solide des méthodologies quantitatives de mesure des temps de réaction, des seuils de détection perceptive et des courbes d’apprentissage. Toutefois, la psychologie cognitive naissante souffre à cette époque d’une limite majeure : son détachement persistant vis-à-vis des réalités biologiques et neuroanatomiques du cerveau. Le modèle fonctionnaliste classique considérait l’esprit comme un logiciel (software) pouvant être analysé indépendamment du support matériel neuronal (hardware).

Refusant cette dissociation artificielle entre la fonction et le substrat, le jeune chercheur perçoit l’impérieuse nécessité d’ancrer l’étude de l’esprit dans la biologie. Ce glissement vers la neuropsychologie clinique et la neurologie comportementale s’impose à lui comme le seul moyen de dépasser les modèles abstraits de boîtes et de flèches qui proliféraient alors dans la littérature psychologique. Les observations issues de patients cérébrolésés, loin d’être de simples curiosités médicales, constituent à ses yeux des « expériences de la nature » incomparables, capables de révéler les architectures sous-jacentes du traitement cérébral de manière bien plus probante que les expériences menées exclusivement sur des étudiants sains au laboratoire.

1.2 Le doctorat à l’Université de Californie à San Diego (UCSD)

L’entrée de Neal Cohen dans le programme doctoral de l’Université de Californie à San Diego (UCSD) marque le véritable point de départ de son ascension scientifique. À la fin des années 1970, l’UCSD représente un épicentre mondial d’innovation en sciences cognitives et en neurobiologie. Sous l’impulsion de personnalités visionnaires, le campus réunit au sein d’un même écosystème des psychologues, des neurologues, des anatomistes et des physiciens, jetant les bases formelles de ce qui allait bientôt s’appeler les neurosciences cognitives modernes.

C’est dans cet environnement exceptionnellement dynamique que Cohen fait la rencontre déterminante de sa carrière en la personne de Larry Squire, professeur de psychiatrie et de neurosciences à l’UCSD et chercheur au centre hospitalier des vétérans (VA Medical Center) de San Diego. Squire est alors engagé dans un programme de recherche ambitieux visant à caractériser les déficits mnésiques induits par des lésions circonscrites du système limbique et du diencéphale. Entre le jeune doctorant rigoureux et le chercheur confirmé s’établit une osmose intellectuelle immédiate, fondée sur le désir commun de réconcilier les théories cognitives rigoureuses et la pratique clinique de chevet.

Au cours de ses recherches doctorales, Cohen formule des hypothèses audacieuses relatives aux dissociations fonctionnelles de la mémoire. Alors que la communauté scientifique de l’époque concevait encore largement l’amnésie humaine comme un effondrement global et uniforme de la capacité d’apprendre et de se souvenir, Cohen et Squire suspectent que le déficit n’affecte qu’un sous-système particulier de la cognition, laissant d’autres pans mnésiques absolument intacts. Sa thèse de doctorat, consacrée à l’analyse fine des capacités d’apprentissage résiduelles chez les patients atteints de syndromes amnésiques d’origines étiologiques diverses, bouleverse les certitudes établies et attire immédiatement l’attention de la communauté internationale par sa précision méthodologique et l’élégance de ses démonstrations empiriques.

2. Les études fondatrices sur l’amnésie humaine avec Larry Squire

2.1 La rupture avec le modèle unitaire de la mémoire

Le postulat d’une mémoire unitaire, hérité des conceptions psychologiques du XIXe siècle et renforcé par les théories de Karl Lashley sur l’équipotentialité corticale, affirmait que la force de rétention d’un apprentissage dépendait de la quantité globale de tissu cérébral disponible plutôt que de la localisation anatomique précise de la lésion. Selon cette vue dominante, une lésion du lobe temporal médial dégradait globalement la « fonction de mémorisation », sans épargner de compartiment spécifique. Les travaux menés par Neal Cohen et Larry Squire au tournant des années 1980 vont porter le coup de grâce à cette conception homogène.

En examinant minutieusement des patients présentant un syndrome amnésique diencéphalique sévère (notamment le syndrome de Korsakoff induit par un déficit chronique en thiamine chez des patients alcooliques, entraînant des lésions des corps mamillaires et du thalamus médiodorsal) ainsi que des patients victimes d’anoxies cérébrales ou d’encéphalites herpétiques entraînant des destructions bilatérales du lobe temporal médial, Cohen observe un paradoxe saisissant. Bien que ces sujets soient rigoureusement incapables de rappeler ce qu’ils ont mangé le matin même, d’identifier le personnel soignant qui les suit depuis des mois ou d’apprendre consciemment une courte liste de substantifs, ils manifestent néanmoins des capacités d’apprentissage et de rétention parfaitement normales lorsqu’ils sont soumis à certaines épreuves spécifiques.

Cette dissociation fondamentale impose une révision théorique radicale : l’amnésie humaine n’est pas un déficit d’apprentissage universel, mais un déficit sélectif affectant un mécanisme neurobiologique particulier. Cohen et Squire conceptualisent alors une frontière infranchissable entre les processus mnésiques conscients, exigeant une recollection phénoménologique de l’épisode d’encodage, et les processus automatiques ou dispositionnels, qui s’expriment directement par la modification adaptative de la performance comportementale, sans nécessiter la moindre intervention de la conscience introspective.

2.2 Le paradigme historique de la lecture en miroir (1980)

L’expérience qui va cristalliser cette découverte et propulser le nom de Neal Cohen au panthéon des neurosciences expérimentales est publiée en 1980 dans la prestigieuse revue Science. Cohen et Squire conçoivent un protocole d’une remarquable sophistication méthodologique reposant sur une tâche de lecture en miroir (mirror-reading task). Le paradigme consiste à présenter à des sujets des triplets de mots géométriquement inversés horizontalement, ces derniers devant être décodés et lus le plus rapidement possible à travers un système optique ou un dispositif de projection inversée.

Le protocole expérimental dissocie délibérément deux aspects distincts de la rétention mnésique :

• L’acquisition de l’habileté perceptive et cognitive générale : évaluée par la réduction progressive et continue du temps nécessaire pour lire des triplets de mots nouveaux et non répétés au fil des sessions d’entraînement successives.
• La mémoire spécifique des items : mesurée par l’avantage temporel supplémentaire obtenu lors de la réexposition à des triplets de mots déjà rencontrés et lus lors d’essais antérieurs.

Les résultats statistiques obtenus par Cohen et Squire s’avèrent saisissants. Les patients amnésiques sévères démontrent une courbe d’apprentissage de l’habileté de lecture en miroir strictement superposable à celle des sujets témoins appariés : au fil des jours, ils apprennent à décoder les caractères inversés à une vitesse identique, conservant cette compétence procédurale intacte sur des intervalles de rétention de plusieurs semaines. Pourtant, interrogés immédiatement après chaque session, ces mêmes patients nient vigoureusement avoir jamais pratiqué l’exercice, ne reconnaissent pas l’appareil expérimental et sont incapables de distinguer les mots déjà lus des mots totalement nouveaux dans un test classique de reconnaissance explicite.

La portée épistémologique de cette étude de 1980 est monumentale. Elle démontre pour la première fois avec une rigueur statistique irréfutable qu’une habileté cognitive complexe peut être acquise, consolidée et maintenue dans le temps en l’absence totale de mémoire consciente de l’expérience d’apprentissage. Ce travail pionnier pulvérise l’idée que la mémoire consciente constitue le prérequis obligatoire de l’adaptation cognitive et impose l’existence de systèmes neuronaux fonctionnant de manière parfaitement parallèle et dissociable.

3. La distinction séminale entre mémoire déclarative et mémoire procédurale

3.1 Conceptualisation théorique de la dichotomie déclaratif / non-déclaratif

Forts des résultats de l’expérience de lecture en miroir et de multiples travaux complémentaires, Neal Cohen et Larry Squire entreprennent une vaste entreprise de formalisation théorique. Ils introduisent dans le lexique des neurosciences cognitives la distinction devenue classique entre mémoire déclarative et mémoire procédurale (ultérieurement englobée dans la catégorie plus large de la mémoire non-déclarative). Cette nomenclature vise à catégoriser les différentes formes de mémoire non pas selon leur durée de rétention (court terme versus long terme), mais selon la nature de leur contenu informationnel et les règles régissant leur récupération.

Pour fonder cette dichotomie sur un socle philosophique et épistémologique solide, Cohen puise directement dans les travaux du philosophe britannique Gilbert Ryle, et plus particulièrement dans son ouvrage magistral de 1949, The Concept of Mind. Ryle y établissait une frontière conceptuelle majeure entre le « savoir que » (knowing that) — c’est-à-dire la connaissance propositionnelle, verbale, factuelle, soumise à des conditions de vérité — et le « savoir-faire » (knowing how) — désignant la compétence dispositionnelle, l’aptitude pratique incarnée dans l’action, réfractaire à toute réduction en énoncés propositionnels.

Neal Cohen transpose cette distinction philosophique au sein de l’architecture neurobiologique :

• La mémoire déclarative : renvoie aux représentations qui peuvent être « déclarées », formulées verbalement ou réactivées explicitement sous forme d’images mentales. Elle englobe aussi bien la mémoire épisodique des événements vécus situés dans leur contexte spatio-temporel d’acquisition que la mémoire sémantique des faits généraux et des concepts universels. Son trait définitoire réside dans son accessibilité à la conscience phénoménologique et sa flexibilité d’utilisation dans des situations nouvelles.
• La mémoire procédurale : s’exprime exclusivement à travers l’exécution motrice, perceptive ou cognitive. Elle est intrinsèquement liée aux mécanismes d’action, d’automatisation et de calibrage sensorimoteur. Rigide, encapsulated et étroitement couplée au contexte spécifique de son entraînement, elle fonctionne hors du champ de l’introspection consciente.

Cette modélisation révolutionnaire permet de réinterpréter l’ensemble de la sémiologie neurologique : le complexe hippocampique et les structures médio-temporales associées ne constituent pas le réservoir de toute la mémoire humaine, mais sont les éléments indispensables et dédiés au fonctionnement exclusif du système déclaratif.

3.2 L’épreuve de la Tour de Hanoï et les apprentissages cognitifs complexes

Afin de consolider sa théorie et de répondre aux critiques suggérant que la mémoire préservée chez les amnésiques se limiterait à des compétences sensorimotrices élémentaires (à l’instar du tracé en miroir décrit par Brenda Milner chez le patient H.M.), Neal Cohen décide de tester les limites cognitives de ce système procédural. Dans une étude devenue célèbre publiée en 1984, Cohen administre à des patients atteints d’amnésie bilatérale sévère un problème mathématique et logique complexe hautement abstrait : la Tour de Hanoï.

La résolution de la Tour de Hanoï exige la manipulation de disques de tailles graduées disposés sur trois tiges verticales, l’objectif étant de transférer la pile initiale vers une autre tige en respectant deux règles strictes : ne déplacer qu’un seul disque à la fois et ne jamais poser un disque de diamètre supérieur sur un disque plus petit. Loin d’être une tâche motrice triviale, cette épreuve requiert la formulation d’objectifs intermédiaires, l’inhibition de réponses directes trompeuses, l’anticipation d’arbres de choix décisionnels et la découverte d’un algorithme récursif de résolution mentale.

Les conclusions tirées par Cohen sont sans appel : les patients amnésiques soumis à des séances répétées apprennent à résoudre le problème avec une efficacité et un nombre de mouvements optimaux rigoureusement identiques à ceux des sujets témoins sains. Confrontés à des configurations à quatre ou cinq disques, ils progressent de manière continue et conservent leurs stratégies algorithmiques sur plusieurs semaines. Pourtant, au début de chaque session d’essai, lorsqu’on leur présente le plateau, ils prétendent n’avoir jamais vu l’objet, demandent qu’on leur réexplique les consignes et ignorent qu’ils détiennent en eux-mêmes la clé de la résolution du problème.

Cette découverte magistrale prouve que le système procédural ne se cantonne pas aux coordinations musculaires de base ou aux adaptations réflexes du cervelet. Il possède la capacité d’encoder des règles formelles d’inférence, des stratégies de traitement de l’information et des algorithmes heuristiques hautement sophistiqués. La mémoire procédurale s’affirme ainsi comme un réseau computationnel distribué complexe, ancré principalement dans le néostriatum (putamen et noyau caudé) et les circuits cortico-striataux, opérant en parfaite indépendance de l’intégrité du complexe hippocampique.

4. Les investigations empiriques auprès du patient H.M. (Henry Molaison)

4.1 Le protocole d’évaluation directe administré à Henry Molaison

Impossible d’évoquer l’itinéraire scientifique de Neal Cohen sans aborder son implication directe dans l’étude du patient le plus célèbre de l’histoire de la neuropsychologie mondiale : Henry Molaison, universellement désigné par ses initiales H.M. Opéré en 1953 par le neurochirurgien William Beecher Scoville pour soulager une épilepsie réfractaire dévastatrice, H.M. avait subi une résection bilatérale standardisée comprenant la majeure partie des formations hippocampiques, du cortex entorhinal et périrhinal, ainsi que des amygdales.

Bien que Brenda Milner ait déjà documenté chez H.M. l’incroyable préservation de l’apprentissage d’une habileté motrice (le dessin en miroir d’une étoile) au début des années 1960, les frontières précises des capacités préservées et dégradées de ce patient d’exception demeuraient incomplètement cartographiées. Grâce à une collaboration scientifique avec Brenda Milner et le personnel soignant de l’Institut Neurologique de Montréal, Neal Cohen a pu administrer directement à H.M. ses batteries expérimentales novatrices au cours de protocoles expérimentaux hautement standardisés.

Cohen soumet H.M. à une multiplicité de tests croisés :

• Épreuves d’apprentissage perceptif et visuo-spatial complexe (y compris la lecture en miroir et la résolution de puzzles géométriques bidimensionnels et tridimensionnels) ;
• Tâches de catégorisation probabiliste et d’apprentissage de grammaires artificielles ;
• Évaluations de la mémoire de reconnaissance verbale, associative et temporelle.

Les observations recueillies par Neal Cohen chez Henry Molaison confirment sans ambiguïté les prédictions théoriques de son modèle : H.M. démontre une vitesse d’acquisition procédurale irréprochable tout en restant confiné dans un présent perpétuel d’environ trente à soixante secondes pour tout événement autobiographique ou déclaratif. La netteté chirurgicale des lésions de Molaison permet à Cohen de dissocier définitivement la circuiterie striato-corticale sous-tendant les compétences procédurales de la machinerie temporale interne dédiée aux représentations explicites.

4.2 Retombées théoriques sur la localisation des traces mnésiques

L’étude approfondie d’H.M. sous la grille d’analyse développée par Cohen et ses contemporains va radicalement transformer les conceptions neurobiologiques relatives à l’engramme — la trace physique et synaptique du souvenir. Premièrement, ces données prouvent définitivement que l’hippocampe n’est pas le site ultime de stockage à long terme des représentations mnésiques déclaratives préalablement acquises. En effet, H.M. conservait une mémoire sémantique générale convenable de son enfance et pouvait mobiliser le lexique de sa langue maternelle acquis avant son opération chirurgicale de 1953, démontrant que les mémoires stabilisées sont engrangées dans de vastes réseaux néocorticaux distribués.

Deuxièmement, Cohen et Squire déduisent de ces observations que le complexe hippocampique agit comme un mécanisme d’intermédiation temporaire et de consolidation. Il est indispensable pour orchestrer, durant une fenêtre temporelle s’étalant sur plusieurs semaines, mois ou années, la réorganisation progressive et la stabilisation synaptique des ensembles néocorticaux jusqu’à ce que ceux-ci deviennent autonomes vis-à-vis des formations temporales profondes. Si l’hippocampe est détruit, les souvenirs récents n’ayant pas achevé ce processus de consolidation systémique sont irrémédiablement perdus (amnésie rétrograde temporellement graduée), tandis que la formation de nouveaux engrammes déclaratifs devient purement impossible (amnésie antérograde absolue).

Troisièmement, la dissociation chez H.M. entre savoir déclaratif anéanti et savoir procédural vigoureux clarifie de façon décisive le rôle des ganglions de la base, du cervelet et des cortex sensorimoteurs primaires et secondaires. Ces structures périphériques au système temporal médial ne dépendent pas du mécanisme unificateur de l’hippocampe : elles modifient directement l’efficacité synaptique de leurs circuits dédiés par des processus de plasticité locale (dépression à long terme cérébelleuse, plasticité striatale dépendante de la dopamine), permettant à l’organisme de raffiner son comportement sans laisser de trace accessible à la conscience réflexive.

5. La théorie de la mémoire relationnelle de Cohen et Eichenbaum

5.1 Fondements de l’approche relationnelle face à la théorie épisodique

Au début des années 1990, une intense controverse anime la neuropsychologie internationale. Le psychologue canado-estonien Endel Tulving a formulé une proposition théorique majeure distinguant au sein de la mémoire déclarative deux sous-systèmes fondamentaux : la mémoire sémantique (les connaissances encyclopédiques décontextualisées) et la mémoire épisodique (le souvenir phénoménologique d’événements singuliers vécus personnellement, accompagné d’une sensation intime de « voyage mental dans le temps » ou conscience autonoétique). Tulving et ses partisans soutiennent alors ardemment que l’hippocampe est le module biologique spécifique et exclusif de la seule mémoire épisodique consciente.

Neal Cohen, amorçant une longue et fructueuse collaboration scientifique avec le neurobiologiste Howard Eichenbaum, refuse catégor素ement cette vision qu’il juge excessivement phénoménologique et anthropocentrique. Cohen et Eichenbaum soulignent que le concept de conscience autonoétique est par essence inaccessible à l’expérimentation animale rigoureuse et ne fournit aucun principe de traitement algorithmique permettant de modéliser le fonctionnement neuronal de l’hippocampe à l’échelle cellulaire.

Ils proposent alors une rupture théorique fondamentale : la théorie de la mémoire relationnelle (Relational Memory Theory). Selon Cohen et Eichenbaum, la spécificité computationnelle de l’hippocampe ne réside pas dans la coloration affective ou subjective du souvenir, mais dans le format des représentations qu’il traite. L’hippocampe est fondamentalement un moteur de traitement relationnel :

• Il encode les configurations d’éléments arbitraires cooccurrents, reliant entre elles les informations sur les objets (« quoi »), leur localisation spatiale (« où ») et leur séquence temporelle (« quand ») ;
• Il s’oppose au traitement élémentaire ou fusionné opéré par les aires néocorticales sensorielles ou les structures périrhinales, qui traitent les éléments isolés ou fusionnent les caractéristiques d’un stimulus en une gestalt rigide ;
• Il produit des représentations intrinsèquement flexibles et compositionnelles, permettant aux informations apprises dans un contexte d’être mobilisées avec succès dans un environnement radicalement transformé.

5.2 L’ouvrage séminal ‘Memory, Amnesia, and the Hippocampal System’ (1993)

En 1993, Neal Cohen et Howard Eichenbaum publient aux éditions MIT Press ce qui est considéré unanimement comme un classique absolu des neurosciences modernes : Memory, Amnesia, and the Hippocampal System. Cet ouvrage colossal de synthèse interdisciplinaire réalise un tour de force épistémologique en intégrant dans une architecture unifiée :

1. Les données de la neuropsychologie clinique humaine issues des patients amnésiques (H.M. et les cohortes de Cohen et Squire) ;
2. Les études électrophysiologiques et lésionnelles chez le rongeur (notamment la navigation spatiale dans le labyrinthe aquatique de Morris et les cellules de lieu découvertes par John O’Keefe) ;
3. Les architectures connexionnistes et la modélisation mathématique des réseaux de neurones formels.

Dans ce livre fondateur, les auteurs établissent une comparaison rigoureuse entre les propriétés computationnelles du néocortex et celles du complexe hippocampique. Le néocortex associatif est décrit comme un système à apprentissage lent, opérant par ajustements graduels des poids synaptiques, idéal pour extraire les régularités statistiques de l’environnement, moyenner l’expérience et construire des représentations catégorielles stables. En revanche, le système hippocampique est caractérisé comme un réseau à mémoire rapide, capable d’encoder en un essai unique des associations relationnelles arbitraires sans effacer les apprentissages préalables.

Cohen et Eichenbaum formalisent le concept fondamental d’espace relationnel (relational space). L’hippocampe ne stocke pas des représentations isolées : il projette les éléments appris au sein d’une matrice relationnelle continue. Cela permet à l’organisme de comparer, de distinguer, d’ordonner et d’interpoler des événements dissemblables, conférant au comportement une flexibilité adaptative infinie qui fait totalement défaut aux systèmes procéduraux ou aux réflexes conditionnés.

5.3 Inférences transitives et flexibilité représentationnelle

Pour apporter la preuve expérimentale irréfutable de leur modèle relationnel et damer le pion à la théorie purement épisodique de Tulving, Cohen et Eichenbaum conçoivent un paradigme expérimental élégant emprunté à la psychologie du développement cognitif : la tâche d’inférence transitive non-spatiale.

L’inférence transitive mesure la capacité d’un sujet à déduire une relation indirecte entre deux éléments en s’appuyant sur des prémisses interconnectées préalablement apprises de manière isolée. Les sujets sont d’abord entraînés à maîtriser par essais et erreurs des paires d’éléments arbitraires ordonnés hiérarchiquement : A est supérieur à B (A > B), B est supérieur à C (B > C), C est supérieur à D (C > D) et D est supérieur à E (D > E). Dans ce schéma, tous les éléments intermédiaires (B, C, D) sont associés un nombre égal de fois à une issue positive (gagnante) et à une issue négative (perdante), annulant tout biais d’apprentissage fondé sur la simple valeur de renforcement individuel.

Le test critique d’inférence transitive consiste à confronter les sujets à une paire nouvelle, jamais rencontrée lors des sessions d’entraînement : la paire B versus D. Pour réussir à choisir correctement B plutôt que D (puisque A > B > C > D > E, alors obligatoirement B > D), le cerveau ne peut s’appuyer sur la simple mémoire d’une association directe ou sur une réaction de familiarité. Il est impératif de relier les représentations mnésiques disjointes (B > C et C > D) au sein d’une chaîne relationnelle ordonnée et d’opérer une déduction logique flexible.

Les données empiriques recueillies par Cohen, Eichenbaum et leurs collaborateurs chez des patients avec lésions bilatérales de l’hippocampe révèlent une dissociation éclatante :

• Ces patients parviennent, à force de répétitions, à mémoriser les paires de prémisses directes adjacentes (A > B, B > C, etc.), s’appuyant sur des circuits extra-hippocampiques ;
• En revanche, dès qu’ils sont confrontés au test d’inférence indirecte non apprise (B > D), leurs performances s’effondrent rigoureusement au niveau du hasard statistique pur (50 % de réussite).

Cette observation prouve sans conteste que la fonction indispensable de l’hippocampe réside dans la structuration des liens relationnels permettant la flexibilité inférentielle. Cette fonction opère même sur des stimuli arbitraires totalement dénués de toute composante autobiographique, validant ainsi la théorie de la mémoire relationnelle à l’échelle universelle de la cognition humaine et animale.

6. Neuroanatomie fonctionnelle et dynamique du complexe hippocampique

6.1 Organisation interne du lobe temporal médial

L’approfondissement de la théorie relationnelle a conduit Neal Cohen à analyser méticuleusement l’architecture neuroanatomique fine du lobe temporal médial (LTM), démontrant que cette macro-structure ne fonctionne pas comme un bloc homogène, mais plutôt comme une hiérarchie de traitement hautement spécialisée. Les travaux de synthèse anatomofonctionnelle de Cohen mettent en lumière le rôle capital des connexions réciproques unissant le néocortex, les cortex parahippocampiques et la formation hippocampique proprement dite.

Le flux informationnel s’organise selon une architecture convergente et récurrente rigoureuse :

• Le cortex périrhinal et le cortex parahippocampique : reçoivent respectivement les voies corticales ventrales (identifiant les objets, les visages, le contenu « Quoi ») et dorsales (transmettant les coordonnées spatiales et environnementales, le contexte « Où »). Ces structures réalisent un premier niveau d’intégration et de traitement de la familiarité.
• Le cortex entorhinal : constitue la porte d’entrée et de sortie nodale de l’hippocampe, relayant massivement ces flux unimodaux et polymodaux vers la formation hippocampique interne par l’intermédiaire de la célèbre voie perforante.
• Le gyrus dentelé (DG) : agit comme un filtre de dé-corrélation computationnel. Doté d’un nombre phénoménal de cellules granulaires, il assure la séparation de motifs (pattern separation), transformant des entrées corticales hautement chevauchantes en représentations neuronales orthogonales et non interférentes.
• La région Cornu Ammonis 3 (CA3) : caractérisée par ses puissantes collatérales récurrentes auto-associatives, assure la complétion de motifs (pattern completion). À partir d’un fragment indiciel partiel ou dégradé d’une scène, le réseau récurrent de CA3 réactive l’intégralité de la configuration synaptique originelle.
• La région Cornu Ammonis 1 (CA1) et le subiculum : constituent la station de décodage et de comparaison finale, relayant les configurations complétées vers les couches profondes du cortex entorhinal, qui redistribuent à leur tour les signaux vers les aires néocorticales associatives.

Neal Cohen démontre que cette chaîne anatomique bidirectionnelle est spécifiquement paramétrée pour encoder en temps réel des relations arbitraires complexes sans effacer les apprentissages antérieurs, réalisant ainsi l’équilibre parfait entre plasticité synaptique rapide et stabilité mnésique à long terme.

6.2 Modélisation computationnelle des représentations hippocampiques

Afin de valider la robustesse algorithmique de ses hypothèses empiriques, Neal Cohen s’est associé au fil des décennies à des mathématiciens et spécialistes des réseaux neuronaux connexionnistes, notamment Jerry O’Reilly et Howard Eichenbaum. L’enjeu fondamental de ces collaborations était d’élucider le « dilemme de la stabilité et de la plasticité » : comment un système d’apprentissage artificiel ou biologique peut-il acquérir continuellement de nouvelles informations sans détruire instantanément les connaissances anciennes (un phénomène connu sous le nom d’interférence catastrophique) ?

Cohen et ses collègues démontrent que la solution computationnelle réside dans le recours à des représentations hypersparses (sparse coding) au sein des circuits hippocampiques internes. Contrairement aux modèles de traitement néocortical où les représentations sont largement distribuées et hautement superposées pour favoriser la généralisation statistique, l’hippocampe n’active qu’une fraction infime de sa population neuronale (moins de 2 à 3 % des cellules granulaires du gyrus dentelé) pour encoder une scène donnée.

Cette sparsité extrême minimise drastiquement les risques de chevauchement entre traces mnésiques distinctes. Les modèles computationnels inspirés des thèses de Cohen simulent avec un réalisme saisissant la vitesse avec laquelle l’hippocampe associe des éléments inédits en un essai unique, tout en projetant en continu ces liaisons vers des modèles néocorticaux lents. Cette convergence remarquable entre neuroanatomie lésionnelle, psychologie expérimentale et intelligence artificielle connexionniste a fourni l’un des cadres théoriques les plus influents des sciences cognitives contemporaines.

7. L’oculométrie comme biomarqueur indirect de la mémoire relationnelle

7.1 Innovation méthodologique : le paradigme de suivi du regard (eye-tracking)

À la fin des années 1990 et au début des années 2000, Neal Cohen réalise une percée méthodologique spectaculaire qui va métamorphoser l’étude de la mémoire humaine : l’application systématique de l’oculométrie haute résolution (eye-tracking) à l’exploration des représentations mnésiques relationnelles. Jusqu’alors, l’évaluation de la mémoire déclarative dépendait presque exclusivement de réponses verbales conscientes fournies par le sujet (tâches de rappel libre, de rappel indicé ou jugements explicites de reconnaissance « ancien/nouveau »).

Conscient que ces réponses motrices et verbales directes introduisent des biais métacognitifs et ne capturent qu’une fraction tardive du traitement de l’information, Cohen imagine d’utiliser les trajectoires et les fixations du regard comme une fenêtre directe et objective sur l’activation instantanée de l’engramme relationnel. L’appareil oculaire humain n’explore pas une scène visuelle de manière aléatoire : la succession des micro-saccades et la durée de fixation fovéale sur des zones précises sont pilotées en temps réel par les représentations stockées en mémoire.

Cohen et son équipe développent des paradigmes expérimentaux fondés sur la modification subtile de relations spatiales ou associatives au sein de scènes visuelles complexes :

1. Les participants sont d’abord exposés à des photographies réalistes comportant plusieurs objets en interaction spatiale spécifique (par exemple, un salon avec une lampe posée sur une table particulière à gauche d’un sofa) ;
2. Dans une phase ultérieure de test, l’image est réaffichée, mais la relation spatiale a été manipulée (la lampe a été déplacée sur la table de droite) ou un objet a été remplacé par un nouvel élément arbitraire ;
3. Le système d’oculométrie enregistre avec une résolution millimétrique et milliseconde l’orientation spatiale du regard des sujets dès les premiers instants de l’exposition visuelle.

Les résultats démontrent que chez les sujets sains, l’œil est irrésistiblement attiré de manière ultra-rapide (dans les 200 à 400 premières millisecondes) vers la zone exacte où la relation spatiale a été transgressée. Fait capital, cet effet de regard préférentiel s’observe de façon systématique avant même que le participant ne formule une réponse verbale explicite, et persiste même chez des sujets qui échouent à verbaliser consciemment la nature exacte de la modification visuelle.

7.2 Dissociations oculomotrices chez les patients amnésiques

L’étape décisive de cette révolution méthodologique consiste à tester ce paradigme oculométrique chez des patients atteints de lésions sélectives de l’hippocampe, travaux menés notamment avec Deborah Hannula et Jennifer Ryan. Les résultats, publiés dans des revues d’impact telles que Neuron et PNAS, fournissent l’une des démonstrations les plus élégantes de l’histoire des neurosciences cognitives.

Chez les patients amnésiques présentant des lésions hippocampiques bilatérales :

• Le comportement d’exploration oculaire guidé par la mémoire relationnelle est totalement aboli : leur regard ne manifeste aucune différenciation entre les régions modifiées et non modifiées, explorant la scène déstructurée comme s’il s’agissait d’une image entièrement inédite ;
• Pourtant, lorsque l’épreuve est modifiée pour évaluer la mémoire d’un objet isolé sans composante relationnelle (mesurant la simple détection d’un item familier versus nouveau via le cortex périrhinal préservé), les patients amnésiques présentent des mouvements oculaires normaux, fixant spontanément l’objet inhabituel.

Cette découverte démontre de manière foudroyante que le complexe hippocampique est biologiquement indispensable au traitement et à la récupération des informations relationnelles, indépendamment de la prise de conscience réflexive ou verbale du sujet. Le système oculaire trahit la présence ou l’absence de l’encodage hippocampique avec une sensibilité inaccessible aux tests neuropsychologiques traditionnels en papier-crayon. Cette avancée ouvre immédiatement des perspectives diagnostiques inespérées pour le dépistage ultra-précoce des pathologies neurodégénératives, notamment la maladie d’Alzheimer, où l’hippocampe est la première structure anatomique ciblée par l’accumulation des protéines tau hyperphosphorylées et du peptide bêta-amyloïde.

8. Trajectoires neurodéveloppementales et vieillissement cognitif

8.1 Maturation de la mémoire relationnelle chez l’enfant

Tout au long de sa maturité scientifique, Neal Cohen a étendu ses investigations aux deux extrémités de la trajectoire de vie humaine, convaincu que la dissociation entre systèmes de mémoire doit s’incarner dans des chronologies neurodéveloppementales asynchrones. En collaboration avec des spécialistes de la psychologie pédiatrique et de l’imagerie par résonance magnétique (IRM) structurelle, Cohen démontre que la mémoire relationnelle ne se met pas en place d’un seul bloc chez le nourrisson ou le jeune enfant.

Tandis que les systèmes procéduraux (associés à la maturation précoce du tronc cérébral, des ganglions de la base et du cervelet) ainsi que la mémoire de familiarité des items isolés (cortex périrhinal) sont fonctionnels dès la petite enfance, le réseau relationnel hippocampique présente une maturation exceptionnellement prolongée :

• Les subdivisions internes de l’hippocampe, particulièrement le gyrus dentelé et le secteur CA1, poursuivent leur synaptogenèse et leur réorganisation structurelle jusqu’à l’âge de six à huit ans, voire jusqu’à l’adolescence ;
• Les faisceaux de substance blanche connectant l’hippocampe au cortex préfrontal dorsolatéral et ventromédian (notamment le fornix et le faisceau unciné) ne parviennent à leur myélinisation optimale qu’à l’orée de l’âge adulte.

En corrélant les mesures quantitatives volumétriques obtenues par IRM à haute résolution et les performances sur des tâches d’inférence transitive et d’oculométrie relationnelle, Cohen et son équipe démontrent que l’émergence de la flexibilité cognitive et de la mémoire associative chez les enfants scolarisés suit scrupuleusement la trajectoire de maturation volumétrique de l’hippocampe. Ces découvertes ont exercé un impact considérable sur les théories de la pédagogie et des apprentissages scolaires fondamentaux, prouvant que les enfants d’âge préscolaire ne possèdent pas encore les réseaux neurobiologiques requis pour synthétiser des relations conceptuelles multidimensionnelles complexes, exigeant des méthodes d’enseignement progressives adaptées au calendrier neurobiologique de l’encéphalisation.

8.2 Vulnérabilité différentielle durant la sénescence et la neurodégénérescence

À l’autre extrémité du cycle vital, les travaux de Neal Cohen ont disséqué les mécanismes de l’effritement mnésique au cours du vieillissement physiologique et pathologique. L’une de ses contributions conceptuelles majeures réside dans la mise en évidence de la vulnérabilité sélective de l’hippocampe face au processus d’immunosénescence et de stress oxydatif.

Dans le vieillissement cérébral normal, le déclin des performances cognitives n’est pas généralisé :

• La mémoire sémantique (vocabulaire, connaissances générales accumulées) et les habiletés procédurales automatisées au cours de la vie (pratique d’un instrument, conduite d’un véhicule) demeurent remarquablement stables, soutenues par des réseaux néocorticaux et striataux robustes ;
• En revanche, la mémoire relationnelle subit un déclin linéaire précoce dès la cinquième décennie, caractérisé par une difficulté grandissante à associer des visages à des noms nouveaux ou à localiser des objets dans des environnements visuels spatialement réorganisés.

Neal Cohen démontre que cette dégradation n’est pas due à un déficit d’attention généralisé, mais découle directement de l’atrophie volumétrique préférentielle du gyrus dentelé et de CA3, perturbant le processus de séparation de motifs. Les personnes âgées éprouvent une tendance accrue au chevauchement mnésique (interférence proactive), traitant des situations relationnelles inédites comme si elles étaient identiques à des événements antérieurs.

Dans le cadre pathologique de la maladie d’Alzheimer débutante et du déficit cognitif léger (Mild Cognitive Impairment ou MCI), les paradigmes oculométriques développés par Cohen s’affirment comme des outils de dépistage préclinique révolutionnaires. Bien avant que les tests psychométriques traditionnels ne révèlent des anomalies patentes, l’absence anormale de détection oculomotrice des transgressions relationnelles permet d’identifier l’amorce de la dégénérescence synaptique hippocampique avec plusieurs années d’anticipation, offrant une fenêtre thérapeutique cruciale pour les interventions neuroprotectrices futures.

9. Interactions entre activité physique, nutrition et plasticité hippocampique

9.1 Recherches interdisciplinaires avec Art Kramer et Charles Hillman

Loin de cantonner ses recherches à une description fataliste de la dégradation hippocampique liée à l’âge, Neal Cohen s’est engagé dans une voie avant-gardiste cherchant à promouvoir la plasticité cérébrale et la réserve cognitive tout au long de l’existence. À l’Université de l’Illinois à Urbana-Champaign, il noue des partenariats interdisciplinaires hautement prolifiques avec des experts mondiaux de la physiologie de l’exercice et de la psychophysiologie cognitive, au premier rang desquels figurent Arthur Kramer et Charles Hillman.

Ensemble, ils publient au cours des décennies 2000 et 2010 une série d’études marquantes publiées dans des revues d’élite comme PNAS, démontrant pour la première fois chez l’être humain que l’hippocampe n’est pas une structure anatomique statique et inexorablement vouée à l’atrophie au cours de la sénescence. Dans des essais cliniques randomisés rigoureux, des cohortes de personnes âgées sédentaires sont soumises à des programmes standardisés d’entraînement physique aérobie (marche rapide modérée) d’une durée de six à douze mois.

Les données morphométriques par IRM tridimensionnelle révèlent un résultat stupéfiant :

• Alors que le groupe témoin sédentaire présente la perte volumétrique hippocampique annuelle habituelle liée à l’âge (environ 1 à 2 % par an), le groupe soumis à l’entraînement aérobie manifeste une augmentation nette de 2 % du volume hippocampique bilatéral ;
• Ce gain volumétrique se traduit directement par une amélioration statistiquement significative des performances sur les tâches spécifiques de mémoire relationnelle ;
• Sur le plan biologique moléculaire, ces gains sont médiés par une augmentation circulante du facteur neurotrophique dérivé du cerveau (BDNF), qui stimule l’angiogenèse, l’arborisation dendritique et la neurogenèse adulte dans la zone sous-granulaire du gyrus dentelé.

Cohen prouve ainsi que le système de mémoire relationnelle possède une malléabilité physiologique remarquable et que le déclin cognitif peut être non seulement freiné, mais littéralement inversé par des interventions comportementales non invasives.

9.2 Nutrition, santé métabolique et biomarqueurs cérébraux

Poursuivant cette approche intégrative globale de la santé cognitive, Neal Cohen élargit son champ de recherche aux interactions complexes unissant la nutrition, la régulation métabolique et la microstructure hippocampique. S’intéressant à l’impact des micronutriments et des profils lipidiques sur le fonctionnement cérébral, il codirige des projets novateurs explorant le rôle spécifique des caroténoïdes antioxydants, et plus particulièrement de la lutéine, ainsi que des acides gras polyinsaturés oméga-3.

En employant des technologies de pointe combinant la biométrie optique (densité optique du pigment maculaire, reflétant les concentrations de lutéine cérébrale) et la spectroscopie par résonance magnétique (SRM) pour quantifier les métabolites neuronaux in vivo (comme le N-acétylaspartate, biomarqueur de l’intégrité neuronale, et le myo-inositol, marqueur de la prolifération gliale), Cohen et ses collègues documentent des relations fondamentales :

• Les individus présentant des concentrations tissulaires élevées en lutéine et en oméga-3 manifestent une intégrité microstructurale supérieure du complexe hippocampique ;
• Ces concentrations métaboliques avantageuses corrèlent directement avec une efficacité accrue des fixations oculaires relationnelles et une réduction des interférences lors de l’apprentissage de configurations spatiales denses ;
• Ces effets bénéfiques interagissent de manière synergique avec la condition cardiorespiratoire : l’association d’un régime nutritionnel protecteur et d’une activité physique régulière procure une protection démultipliée contre les altérations hippocampiques de la cinquantaine.

Par ces travaux, Neal Cohen s’affirme comme un pionnier incontestable de la neuro-épidémiologie cognitive et de la médecine translationnelle, montrant comment les concepts les plus abstraits de la mémoire relationnelle trouvent leur ancrage ultime dans les déterminants métaboliques et comportementaux de la vie quotidienne.

10. Leadership académique et structuration de la recherche à l’Université de l’Illinois

10.1 Direction du programme de neurosciences à l’Institut Beckman (UIUC)

L’immense impact scientifique de Neal Cohen ne découle pas uniquement de ses découvertes empiriques directes ; il s’exprime également à travers son leadership institutionnel exceptionnel. Arrivé à l’Université de l’Illinois à Urbana-Champaign (UIUC) au début des années 1990, Cohen y devient l’un des piliers structurants de l’éminent Beckman Institute for Advanced Science and Technology.

Conçu sur les plans visionnaires du philanthrope et chimiste Arnold O. Beckman pour abattre les frontières traditionnelles entre disciplines scientifiques, l’Institut Beckman offre à Neal Cohen une plateforme rêvée pour concrétiser sa vision transversale de la cognition. Cohen prend la tête du pôle des neurosciences cognitives et comportementales, orchestrant la création de plateformes de neuro-imagerie de classe mondiale. Il favorise des collaborations inédites entre des physiciens experts en résonance magnétique, des ingénieurs en traitement du signal, des biologistes moléculaires, des informaticiens et des neuropsychologues.

Sous son impulsion directe, le campus de l’UIUC s’équipe de systèmes IRM à ultra-haut champ (notamment des scanners de recherche 7 Tesla et 9.4 Tesla dédiés à l’exploration de la microstructure tissulaire), permettant de visualiser pour la première fois avec une netteté millimétrique les différentes couches cellulaires et sous-champs de l’hippocampe humain (DG, CA1, CA3, subiculum). Cohen crée un écosystème de recherche où l’informatique computationnelle dialogue en permanence avec la psychopathologie clinique, positionnant l’Université de l’Illinois comme une référence mondiale incontournable dans l’étude des systèmes mnésiques.

10.2 Direction de l’Interdisciplinary Health Sciences Institute (IHSI)

Couronnant plusieurs décennies d’engagement institutionnel, Neal Cohen fonde et préside en tant que directeur inaugural l’Interdisciplinary Health Sciences Institute (IHSI) à l’UIUC. L’IHSI est fondé sur une intuition directrice : pour relever les défis sanitaires complexes du XXIe siècle — qu’il s’agisse de la crise des démences neurodégénératives, des traumatismes crâniens ou des troubles neuropsychiatriques majeurs —, il est indispensable de créer des passerelles directes entre la recherche fondamentale de laboratoire et les politiques de santé publique appliquées aux populations vulnérables.

Sous la direction éclairée de Neal Cohen, l’IHSI impulse des programmes de recherche majeurs articulés autour de plusieurs axes sociétaux primordiaux :

• Le programme sur la santé cérébrale des vétérans militaires : explorant les séquelles cognitives et relationnelles invisibles induites par les explosions sous-létales, les traumatismes crâniens légers (TBI) et le stress post-traumatique (PTSD) ;
• L’initiative sur le vieillissement résilient : concevant des programmes d’intervention communautaires pluridisciplinaires combinant stimulation cognitive, réentraînement aérobie et optimisation nutritionnelle auprès des populations seniors défavorisées ;
• La formation et le mentorat académique d’élite : Neal Cohen a consacré une part colossale de son énergie à former, conseiller et propulser une génération entière de chercheurs et chercheuses qui dominent aujourd’hui les neurosciences contemporaines (parmi lesquels Deborah Hannula, Jennifer Ryan, Aron Barbey, Arthur Kramer et Matthew Monti).

Ce dévouement académique exemplaire a été salué par l’attribution de distinctions scientifiques prestigieuses, de chaires d’excellence dotées à l’UIUC et de son élection au rang de Fellow au sein de l’Association for Psychological Science (APS) et de l’American Association for the Advancement of Science (AAAS).

11. Débats théoriques, controverses scientifiques et positionnements critiques

11.1 La confrontation avec les modèles unitaires à processus unique

L’ascension des modèles de systèmes de mémoire multiples promus par Neal Cohen n’a pas été exempte de violentes controverses scientifiques. Dès les années 1980 et jusqu’au cœur des années 2000, un courant influent de psychologues expérimentalistes et de modélisateurs mathématiques — emmené par des auteurs tels que Douglas Hintzman, David Shanks ou John Wixted — s’est dressé contre la multiplication des sous-systèmes anatomiques distincts (déclaratif, procédural, sémantique, épisodique, relationnel).

Ces contradicteurs défendent des modèles unitaires à processus unique (single-process models). Selon cette approche concurrente fondée sur les théories de détection du signal (SDT) et les représentations vectorielles globales :

• Il n’y aurait qu’un seul système de stockage mnésique doté d’une trace continue de force variable (trace strength) ;
• Les dissociations apparentes observées chez les patients amnésiques comme H.M. ne traduiraient pas l’existence de systèmes neuronaux qualitativement indépendants, mais s’expliqueraient simplement par des artéfacts psychométriques liés à la difficulté relative des tâches. Les tâches procédurales ou implicites seraient simplement « plus faciles » et exigeraient une force de trace minimale, accessible aux cerveaux endommagés, tandis que les épreuves déclaratives exigeraient une intensité de trace supérieure excédant les capacités résiduelles des lésions cérébrales.

Neal Cohen s’est personnellement et ardemment investi dans cette controverse théorique majeure. Avec une rigueur méthodologique implacable, il a réfuté point par point les postulats des modèles unitaires :

• En calibrant rigoureusement la difficulté des épreuves et en démontrant des doubles dissociations irréfutables : certains patients présentant des atteintes des ganglions de la base (maladie de Parkinson ou de Huntington) échouent sur les tâches procédurales de lecture en miroir ou de poursuite rotative tout en réussissant parfaitement les tests de mémoire déclarative verbale, prouvant l’indépendance fonctionnelle réciproque des deux modules neuronaux ;
• En démontrant que la nature qualitative du traitement (compositionnel et relationnel versus dispositionnel et automatique) ne peut être mathématiquement réduite à un simple continuum unidimensionnel de « force » de signal.

Cette joute scientifique a contraint la neuropsychologie contemporaine à raffiner ses protocoles de validation, aboutissant à une reconnaissance unanime de la pertinence biologique des systèmes spécialisés distribués défendus par Cohen.

11.2 Divergences autour de la conscience : théorie déclarative vs théorie relationnelle

Une seconde tension épistémologique, particulièrement féconde, a opposé Neal Cohen à son mentor et collaborateur historique, Larry Squire. Bien qu’ayant forgé ensemble le modèle déclaratif/procédural en 1980, leurs conceptions ont divergé sur une question philosophique et neurologique vertigineuse : le rôle impératif de la conscience phénoménologique dans le fonctionnement de l’hippocampe.

Pour Larry Squire et ses émules (l’« école de San Diego »), la mémoire déclarative est par essence consciente. L’hippocampe est défini de façon axiomatique comme la structure assurant la récupération explicite d’événements ou de faits avec le sentiment conscient de remémoration (conscious recollection). Selon cette perspective, tout apprentissage s’opérant sans accès à la conscience est automatiquement disqualifié du champ hippocampique et renvoyé au domaine non-déclaratif.

Neal Cohen (rejoint par Howard Eichenbaum) rejette fermement ce critère phénoménologique introspectif qu’il qualifie de conceptuellement circulaire. Pour l’école relationnelle de Cohen :

• La conscience n’est qu’une modalité émergente tardive d’accès à l’information, et non le principe computationnel organisateur de l’hippocampe ;
• L’hippocampe est un processeur relationnel : sa fonction biologique exclusive est d’encoder, d’intégrer et d’interpoler des liens arbitraires entre des représentations distribuées, que cette intégration franchisse ou non le seuil de la verbalisation consciente ;
• La démonstration apportée par les paradigmes d’oculométrie (où des mouvements oculaires relationnels dépendants de l’hippocampe s’activent de manière subliminale et automatique sans que le patient ne possède la moindre conscience explicite de la relation spatiale) a définitivement validé la position de Cohen.

Ce basculement conceptuel capital a libéré les neurosciences de la mémoire de la tutelle encombrante de la phénoménologie pure, réalignant l’investigation sur l’analyse des formats de représentations neuronales et des opérations algorithmiques exécutées par les circuits de matière grise.

12. Héritage intellectuel et prolongements actuels des travaux de Neal Cohen

12.1 Répercussions en neuro-imagerie fonctionnelle et connectomique

À l’ère de l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) haute résolution et de la connectomique computationnelle, les théories postulées par Neal Cohen reçoivent une confirmation empirique quasi quotidienne. L’avènement des séquences d’imagerie à ultra-haut champ à 7 Tesla permet désormais aux neuroscientifiques contemporains de cartographier en temps réel l’activation des sous-champs hippocampiques chez l’être humain vivant en respectant fidèlement le cadre relationnel formulé par Cohen.

De plus, la théorie relationnelle s’intègre harmonieusement dans les recherches consacrées aux grands réseaux cérébraux à large échelle. L’hippocampe n’est plus envisagé comme un îlot isolé du lobe temporal, mais comme le cœur architectural dynamique du réseau du mode par défaut (Default Mode Network ou DMN). Ce vaste macro-réseau cérébral, unissant l’hippocampe au cortex cingulaire postérieur, au précunéus et au cortex préfrontal médial, est précisément chargé de mobiliser les représentations relationnelles pour :

• Construire des scénarios mentaux futurs (prospection mentale et simulation épisodique) ;
• Comprendre les perspectives psychologiques d’autrui (théorie de l’esprit) ;
• Naviguer à travers des cartes cognitives abstraites de relations sémantiques ou sociales multidimensionnelles.

Les concepts forgés par Neal Cohen fournissent également le socle théorique unifiant les découvertes consacrées à la navigation spatiale animale (les cellules de grille du cortex entorhinal de May-Britt et Edvard Moser) et les théories cognitives humaines les plus complexes. L’espace relationnel de Cohen apparaît aujourd’hui comme le langage computationnel universel par lequel le cerveau cartographie aussi bien les espaces géographiques que les réseaux sémantiques abstraits de la pensée conceptuelle.

12.2 Applications translationnelles en psychiatrie et intelligence artificielle

L’héritage scientifique de Neal Cohen rayonne avec une acuité particulière dans le domaine de la psychopathologie clinique translationnelle. La redéfinition des fonctions hippocampiques sous le prisme relationnel éclaire de façon novatrice l’étiologie de pathologies psychiatriques majeures :

• Le trouble de stress post-traumatique (PTSD) : est désormais compris comme un effondrement du traitement relationnel contextuel. L’hippocampe, atrophié par la toxicité du cortisol et l’hyperactivation noradrénergique, échoue à lier le souvenir traumatique à son contexte spatio-temporel d’origine. La trace mnésique émotionnelle, isolée de son ancre relationnelle (« cela s’est passé là-bas et dans le passé »), envahit sans entrave la conscience présente sous forme de reviviscences et de flashbacks sensoriels désorganisés.
• La dépression majeure unipolaire et bipolaire : se caractérise par un déficit sévère de flexibilité cognitive et une difficulté tenace à mobiliser des souvenirs relationnels positifs, corrélant précisément avec la réduction de neurogenèse dans le gyrus dentelé.

Enfin, les modèles de Neal Cohen constituent une source d’inspiration fondamentale pour le développement de l’intelligence artificielle contemporaine et de l’apprentissage profond (deep learning). Les limites actuelles des grands modèles de langage et des réseaux de neurones artificiels profonds — vulnérables aux hallucinations, incapables d’intégrer des informations nouvelles en un seul essai sans subir d’interférence catastrophique et dépourvus de véritable flexibilité d’inférence transitive — reproduisent fidèlement les déficits observés chez les patients privés d’hippocampe.

Les laboratoires d’intelligence artificielle de premier plan s’inspirent directement des architectures computationnelles formalisées par Cohen et Eichenbaum pour concevoir des modules de « mémoire épisodique et relationnelle artificielle ». En intégrant des sous-réseaux dédiés à la liaison relationnelle rapide couplés à des réseaux neuronaux profonds néocorticaux lents, la recherche en IA tente de reproduire l’équilibre exceptionnel mis au jour par Neal Cohen au sein du complexe hippocampique humain.

Par l’ampleur de ses découvertes, la rigueur de ses protocoles expérimentaux et la profondeur de ses synthèses conceptuelles, Neal J. Cohen s’affirme sans conteste comme l’un des géants intellectuels de la révolution cognitive moderne. Depuis ses travaux fondateurs sur l’amnésie humaine jusqu’à ses plaidoyers visionnaires pour une santé cognitive intégrative, son œuvre a transformé de manière indélébile le paysage des neurosciences, illuminant pour les générations futures les mystères insondables de la mémoire de l’esprit humain.

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