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Repères

La cognition animale sert-elle à résoudre des problèmes ?

Michel Jean Dubois et Jean-François Gerard
p. 122-129

Résumés

La manière dont nous concevons l’appréhension du monde par les animaux – ce que l’on résume sous le terme « cognition animale » – est largement déterminée par le regard que nous portons sur eux, mais aussi sur l’environnement physique et biologique dans lequel ils évoluent. En effet, si l’on considère que l’environnement, par définition extérieur, est indépendant des êtres vivants, qu’il est en quelque sorte prédonné, il s’ensuit que chaque organisme se trouve confronté à un milieu avec lequel il doit composer : sa survie dépend de sa capacité à « résoudre les problèmes » que lui pose son environnement. Selon une autre façon de voir, défendue ici par deux chercheurs en éthologie cognitive, l’environnement n’existe pas indépendamment de l’organisme ; les supposés problèmes à résoudre n’existent pas et sont bien plutôt des approximations pratiques posées a posteriori par l’observateur. Plus encore, en fonction de ses caractéristiques propres, chaque espèce est en fait capable non seulement d’interagir avec le milieu, mais de lui donner un sens particulier, de le spécifier.

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Texte intégral

1Ces dernières années, les sciences de la cognition ont connu un développement considérable, mais aussi une division en points de vue théoriques divergents. Deux conceptions dominent : le cognitivisme et le connexionnisme. Selon le premier, l’esprit ou le cerveau fonctionnent à la manière d’un ordinateur qui exécute des calculs de façon séquentielle ; le deuxième considère que le traitement de l’information est assuré par un vaste réseau d’entités interconnectées fonctionnant en parallèle. Mais ces deux conceptions s’accordent pour partir du principe que les êtres vivants doivent composer avec un environnement dont les propriétés sont indépendantes d’eux-mêmes ; elles se réfèrent ainsi aux notions de « résolution de problèmes » posés par l’environnement, de « traitement de l’information », ou encore de « représentation » d’aspects de l’environnement.

Une dynamique cognitive née de l’interaction avec l’environnement

2À l’opposé de ces deux premiers points de vue, un troisième, l’énaction (voir encadré page suivante), considère que les êtres vivants spécifient le monde, c’est-à-dire la niche écologique dans laquelle ils vivent. Initialement développé par Francisco J. Varela et Humberto R. Maturana au début des années 1990 (Varela 1989 ; Maturana & Varela 1994), il estime que la cognition consiste en la spécification simultanée d’un monde (une niche écologique) et d’une expérience subjective immédiate ; le monde émerge des actions des systèmes vivants sans qu’en existe une représentation préalable. Ce point de vue récuse la séparation entre la cognition et son incarnation : c’est de l’interaction située entre l’organisme et son environnement que naît la dynamique cognitive.

3Les humains se retrouvent régulièrement dans des situations qu’ils vivent comme des problèmes posés par l’environnement. Ceux-ci peuvent être triviaux : des amis arrivent à l’improviste, et il faut composer un repas qui leur convienne. Mais ils peuvent aussi être beaucoup plus complexes : si l’on considère les prémices de Léonard de Vinci, les hommes ont mis près de cinq cents ans à solutionner le vol aérien et à mettre au point des machines volantes fiables.

L’énaction

Pour la théorie de l’énaction, les systèmes vivants spécifient eux-mêmes leur monde en fonction de leurs caractéristiques propres et des actions effectives qu’ils entreprennent. Le verbe « énacter » signifie, par analogie avec le verbe anglais « to enact » : « spécifier », « faire émerger » ou encore « rendre présent ». Ce point de vue considère qu’il est important et enrichissant d’appréhender le rapport à l’environnement comme une codépendance plutôt que comme un rapport objectif et désincarné. On passe à côté de cette dimension, également présente dans la phénoménologie du philosophe Maurice Merleau-Ponty (1908-1961), si l’on considère un agent « dans » un environnement comme un oiseau « dans » le ciel, car l’un ne va pas sans l’autre. D’une manière générale, un système vivant qui « énacte » son monde ne traite pas l’information contenue dans l’environnement : il donne sens et donne valeur d’information à des perturbations qui n’en ont pas a priori. Par la même occasion, il n’utilise pas pour fonctionner de représentations d’aspects de l’environnement : il rend présents et pertinents certains aspects de l’environnement par sa constitution et la façon dont il fonctionne. Ainsi, l’énaction s’oppose non seulement à la « résolution de problèmes », mais aussi au « traitement de l’information » et à l’utilisation de « représentations » d’aspects de l’environnement.

4Se voyant régulièrement confrontés à des problèmes, les humains ont tendance à appliquer ce paradigme lorsqu’ils étudient les systèmes vivants (cellules, organismes métacellulaires, collectifs d’organismes en interaction…). La notion de « résolution de problèmes » posés par l’environnement se retrouve ainsi notamment dans les sciences de la cognition. En voici quelques exemples en éthologie.

5La grive musicienne (Turdus philomelos) brise les coquilles de l’escargot des bois (Cepea nemoralis) en les cognant sur des pierres. Face à ce comportement assez inhabituel chez un oiseau, les chercheurs diront volontiers que la grive musicienne a trouvé une « solution originale » pour se nourrir de mollusques à la coquille résistante.

6Dans les régions où l’enneigement hivernal est important, nombre de biches (Cervus elaphus) occupent un domaine d’été et un domaine d’hiver qui peuvent être distants de quelques kilomètres et auxquels les individus sont fidèles d’une année sur l’autre. Si la route traditionnelle de migration entre leur domaine d’été et leur domaine d’hiver vient à être barrée par une clôture, les biches sont capables d’établir un nouvel itinéraire contournant l’obstacle et les détournant de plusieurs kilomètres de leur route traditionnelle (Staines 1977). Là aussi, on dira volontiers que les biches ont résolu un problème, et certains chercheurs feront l’hypothèse que les animaux s’étaient forgé une « représentation » de l’espace qu’ils fréquentaient, et que, sur cette base, un « traitement de l’information » spatiale relative à la situation inédite leur a permis d’élaborer un nouvel itinéraire. À ce propos, il est notable de constater qu’on lie forcément résolution du problème, représentation du monde et traitement de l’information, la représentation du monde étant à la fois la source du problème et la source des informations nécessaires à sa résolution.

7La notion de « résolution de problèmes » est donc couramment utilisée. Toutefois, l’application de cette notion aux systèmes vivants soulève des questions qui ne sont pas toujours correctement posées.

La proie n’existe que vis-à-vis de son prédateur

8Ainsi, le merle noir (Turdus merula) est un oiseau apparenté à la grive musicienne. La taille, la morphologie et le régime alimentaire des deux espèces sont assez semblables. Néanmoins, le merle ne brise pas les coquilles d’escargots sur les pierres et n’en consomme pas la chair. Les chercheurs ne disent pas pour autant que le merle passe à côté d’une ressource qui lui serait pourtant bénéfique ; ils concluent simplement que le merle noir et la grive musicienne ont des niches écologiques différentes. L’interprétation de l’énaction affirmera, elle, que le merle ou la grive font « émerger » les propriétés de leurs niches respectives. Autrement dit, ils spécifient quelles perturbations d’origine interne ou externe auront sur eux un effet durable et ce que sera cet effet. L’escargot n’existe en tant que proie que dans le cadre de sa relation avec la grive ou le merle ; il ne préexiste pas comme tel avant que le prédateur ait noué cette relation avec lui, pas plus qu’il ne constitue une information que celui-ci peut traiter. Ainsi, toute espèce animale, avant de se coupler avec le monde, a un monde, ou, mieux, est un monde par sa manière propre d’agir sur lui et de s’offrir à son action (en raison de sa conformation à deux ailes ou quatre pattes, de son écologie, de ses sens…, bref de l’ensemble de ses caractéristiques).

9De même, personne n’ira dire que la truite a un problème à résoudre parce qu’elle ne peut vivre que dans une eau très oxygénée. Dans ce cas, on dira simplement que « la teneur en oxygène est un facteur qui limite la distribution de la truite dans les cours d’eau ». En revanche, bien des biologistes diraient volontiers que « la phalène du bouleau a résolu un problème de camouflage en changeant de coloration ». En fait, comme l’illustrent ces exemples, les chercheurs ne parlent généralement de « problème posé par l’environnement » que lorsqu’ils estiment que ces « problèmes » ont été résolus. Il y a bien sûr des exceptions, notamment lorsque les individus sont mis en situation d’apprentissage, et que certains d’entre eux « résolvent le problème qui leur est posé » alors que d’autres ne le font pas. Mais force est de reconnaître que, même dans ce cas, c’est toujours l’observateur humain qui définit ce qu’est un problème et ce qu’est une solution au problème en question. Il ne faut donc pas oublier que le fait de parler de « résolution de problèmes » et de « problèmes posés par l’environnement » au sujet d’un système vivant relève de l’arbitraire d’un observateur incapable de mettre l’objectivité du monde entre parenthèses.

10Nous pouvons voir sur la photo page suivante en quoi consiste le test du labyrinthe aquatique, ou « piscine de Morris », destiné à évaluer la mémoire spatiale de rats. Cette situation artificielle dans laquelle l’animal doit résoudre un problème – rejoindre une plate-forme immergée dans une piscine circulaire – est très éloignée de la réalité des systèmes vivants en interaction avec leur environnement.

11Selon nous, les systèmes vivants spécifient eux-mêmes les conditions environnementales compatibles avec leur existence : une élévation de la température ambiante au-delà de 50 °C induira une « simple modification » du métabolisme chez une archéobactérie, alors qu’elle sera fatale à un arthropode. Plus généralement, ce que les scientifiques décrivent en tant qu’observateurs comme une seule et même configuration environnementale aura souvent des effets différents en fonction du système biologique considéré. Le sens donné aux modifications du milieu n’est pas toujours heureux. Ainsi, les tortues luths (Dermochelys coriacea) s’étouffent en ingérant les sacs plastique qui dérivent en lieu et place des méduses, et la faune du littoral s’empoisonne avec les substances que libèrent dans l’eau les dinoflagellés responsables des « marées rouges ». En outre, diverses perturbations peuvent ne prendre aucun sens.

La sélection impuissante ?

12Tout cela semble aller à l’encontre de l’idée de sélection naturelle. Il n’en est rien. La sélection intervient en effet pour éliminer ce qui n’est pas viable, non pour modeler et pour optimiser. Le polymorphisme génétique et protéique qui apparaît naturellement dans une population conduit à ce que des formes légèrement différentes spécifient des mondes légèrement différents. Et dans la plupart des cas, cela va bien se passer : les petits et les grands individus pourront par exemple coexister entre des bornes extrêmes. C’est au-delà de ces bornes que la sélection interviendra effectivement. Les individus d’une même espèce ont à peu près le même régime alimentaire, et des animaux de trop petite ou de trop grande taille, pour une morphologie donnée, ne pourront survivre face aux espèces sympatriques (qui vivent dans la même aire de distribution).

13Si les exemples précédents nous invitent à douter de l’idée que « l’environnement pose des problèmes », ils suggèrent, plus généralement, d’abandonner le postulat selon lequel les systèmes vivants doivent composer avec un environnement dont les caractéristiques sont indépendantes d’eux-mêmes. À l’évidence, une grive musicienne et un merle noir ne sont pas sensibles aux mêmes éléments de leur biotope. Les constituants du monde physique forment un ensemble de potentialités ou de possibilités plutôt que des choses réelles a priori. Leur réalité va dépendre de l’être vivant qui va les configurer. Ce sont des rapports de codépendance qui, par exemple, configurent la multiplicité de l’objet « arbre » pour l’enfant, l’écureuil, la corneille ou la vache qui cherchera de l’ombre à son pied. Ce qui fait office de réalité pour la grive prend une valeur différente pour le merle. Mais il n’y a pas de réalité vraie de la grive et partialité de cette réalité pour le merle ; il y a superposition de différents niveaux d’appartenance à une réalité viable, et couplage actif entre un organisme (la grive) et un constituant (l’escargot spécifié en tant que proie).

14Prenons encore un exemple : la façon dont des chauves-souris déterminent l’abondance de la nourriture. Les basses fréquences des ultrasons utilisées par certains de ces mammifères volants pour chasser ne permettent pas de localiser précisément les objets, mais elles ont une grande portée ; à l’inverse, les hautes fréquences émises par d’autres espèces permettent des localisations très précises, mais elles sont atténuées rapidement avec la distance. Dans le sud de l’Inde, les chauves-souris qui chassent au-dessus de la canopée émettent des ultrasons de basse fréquence alors que les sons des chauves-souris qui traquent leurs proies dans le sous-étage sont de hautes fréquences. L’interprétation classique (Krebs & Davies 1997) soutient qu’il est plus adapté pour les espèces des strates supérieures d’utiliser des sons qui portent loin, et pour les espèces qui chassent en dessous d’émettre des sons qui permettent des localisations plus précises.

15Il existe toutefois une explication nettement plus parcimonieuse : on peut aisément supposer que les chauves-souris apprennent à chasser aux endroits où elles capturent le plus de proies et que ces endroits sont liés à la fréquence des ultrasons émis. Selon cette explication, chaque espèce de chauves-souris spécifierait ainsi une niche écologique (l’abondance de la nourriture) par la fréquence des ultrasons émis. On pourrait même imaginer une radiation évolutive liée à une dérive de la fréquence des ultrasons produits. Supposez qu’une espèce de chauves-souris arrive dans une région forestière où n’existe aucune autre chauve-souris mais une profusion d’insectes à n’importe quelle hauteur. Dans ces conditions, toute dérive de la fréquence des ultrasons permettra aux chauves-souris de se nourrir. Si la région colonisée est un archipel et que les populations des différentes îles peuvent dériver indépendamment les unes des autres, on assistera alors à la naissance de plusieurs espèces fréquentant des strates forestières différentes.

Adaptation ou spécification du milieu ?

16Autre illustration de cette spécification différentielle des propriétés du milieu : le chevreuil d’Europe (Capreolus capreolus) est traditionnellement considéré comme un animal forestier, non seulement à cause de son habitat de prédilection, où il forme des groupes de petite taille excédant rarement sept individus, mais également du fait de ses caractéristiques physiologiques, morphologiques et comportementales. Ainsi, son appareil digestif ne lui permet guère de se nourrir des graminées sèches qui composent, en dehors du printemps, une grande partie des végétaux non cultivés des milieux ouverts. Le chevreuil n’en a pas moins commencé à coloniser les plaines agricoles voilà une quarantaine d’années. Un des aspects spectaculaires de cette colonisation est qu’elle s’est accompagnée de la formation de groupes de taille inhabituelle, dépassant vingt, trente ou même quarante individus. Comme le suggèrent plusieurs modèles (Gerard et al. 2002), cet accroissement de la taille des groupes n’implique nullement que le comportement des individus se soit modifié avec l’ouverture du milieu. Les groupes de chevreuils ne sont pas des entités permanentes : deux groupes dont les membres se perçoivent à distance fusionnent le plus souvent pour n’en plus former qu’un seul ; en contrepartie, un groupe reste rarement cohérent plus de quelques heures, après quoi il se scinde en deux, parfois en trois.

17Cette dynamique conduit rapidement toute population de chevreuils vers un régime de fonctionnement – un équilibre entre fusions et scissions – auquel correspond une distribution de tailles de groupe. La même dynamique rend en outre la taille des groupes sensible à toute variation de l’ouverture de l’habitat. Si, en effet, le milieu vient à s’ouvrir, les individus se voient à plus grande distance, ce qui a pour effet d’accroître la fréquence des fusions, et donc la taille des groupes une fois le nouvel équilibre entre fusions et scissions atteint. En d’autres termes, le processus qui génère la taille des groupes dans les populations de chevreuils fait de l’ouverture du milieu une propriété pertinente de l’environnement pour cette espèce. Ce ne serait pas le cas si les groupes de chevreuils étaient des associations permanentes, ou si ces ongulés se regroupaient en utilisant des pistes chimiques.

18Voici deux autres exemples de systèmes vivants confrontés à des situations qu’ils n’avaient jamais rencontrées, et qui montrent de la façon la plus évidente que les systèmes vivants spécifient leur niche écologique.

19Dans les années 1920, des bouteilles de lait ont commencé à être distribuées sur le pas des portes en Angleterre. Quelques années plus tard, les mésanges bleues et charbonnières (Parus caeruleus et Parus major) fréquentant les abords des maisons avaient pris pour habitude d’ouvrir les capsules de ces bouteilles et de consommer la crème flottant à la surface du lait. La signification donnée aux bouteilles de lait par ces deux passereaux tient à leurs activités spontanées : toutes deux donnent assez souvent des coups de bec dans divers objets, ou arrachent les fragments qui s’en détachent en tirant dessus. Cela les conduit d’ordinaire à consommer des graines pourvues d’une enveloppe coriace, ou encore des larves d’insectes se trouvant dans les tiges creuses de végétaux secs. Ces mêmes activités appliquées aux capsules des bouteilles de lait et les conséquences sensorielles associées à l’ingestion de la crème se trouvant sous les capsules ont conduit les mésanges à effectuer ce comportement de façon récurrente, et ainsi à spécifier les bouteilles de lait en tant qu’éléments pertinents. Contrairement aux mésanges bleues et charbonnières, les espèces d’oiseaux qui fréquentent régulièrement le pas des portes mais qui ne martèlent pas les objets, comme l’accenteur mouchet (Prunella modularis) ou le verdier (Carduelis chloris), n’ont pas intégré les bouteilles de lait à leur niche écologique.

20L’azorelle (Azorella selago) est une ombellifère qui pousse en abondance sur l’île Haute de l’archipel de Kerguelen, dans les eaux subantarctiques. Elle y forme des coussins dont l’intérieur est tendre mais dont la partie externe est très résistante – un humain peut sauter à pieds joints sur l’un de ces coussins sans l’endommager. Des mouflons (Ovis gmelini) ont été introduits sur l’île Haute en 1957. L’espèce, originaire de l’hémisphère Nord, n’avait jamais été confrontée à une plante de ce type. Pourtant, ces mouflons ont pris l’habitude de consommer l’intérieur des coussins d’azorelle après les avoir éventrés à coups de tête. Les mouflons donnent généralement des coups de tête à leurs conspécifiques, ce qui fait d’ordinaire classer ce comportement parmi les actes interactifs, mais ils les dirigent occasionnellement contre d’autres éléments de leur environnement comme des buissons ou des genêts.

Donner du sens

21Comme dans le cas des mésanges, les coups de tête appliqués aux coussins d’azorelle et les conséquences sensorielles liées à l’ingestion des parties tendres de la plante ont conduit les mouflons de l’île Haute à reproduire ce comportement, et ainsi à faire de l’azorelle un élément important de leur régime alimentaire. Imaginez que les mouflons aient colonisé l’archipel de Kerguelen avant que les humains y arrivent ; leur comportement aurait sûrement été interprété comme une adaptation, une « résolution d’un problème » lié à la dureté des plantes consommées. Alors qu’en fait le mouflon n’a rien résolu du tout : son comportement, soutenu par ses cornes, l’a simplement conduit à donner un sens alimentaire à une plante particulièrement coriace.

22Enfin, voici un dernier exemple qui concerne nos cousins les singes. Des études menées sur le sapajou brun (Cebus olivaceus) montrent que les animaux définissent eux-mêmes leur milieu de vie, les « problèmes » qui s’y posent et leurs difficultés relatives (Dubois et al. 2000, 2001 ; Dubois, Gerard & Pontes 2005). Le fait que les singes ne réagissent pas de la même façon aux mêmes objets disposés en différents lieux de leur domaine vital est lié à une constitution active de l’espace. Les lieux qu’ils ont créés peuvent exercer des contraintes cognitives : certains d’entre eux facilitent l’apprentissage et la transmission des compétences instrumentales et sociales. Ces dimensions capacitantes et invalidantes des lieux n’avaient pas été étudiées par les approches cognitivistes classiques, car celles-ci ne pouvaient simplement pas les concevoir. En effet, la perspective « problématique » impose que le milieu soit naturel, que l’espace soit objectif, qu’il soit prédonné et indépendant, et que des solutions qualifiables se présentent en dehors de tout contexte parasite. Mais c’est précisément l’importance majeure du contexte sur la cognition que mettent en évidence les processus autoréférentiels de facilitation / inhibition spatiales. Il est tout simplement réducteur d’évacuer les contraintes représentées par l’énaction des lieux et la part subjective du rapport aux choses dans la définition d’un « problème » posé à un être vivant.

23Que retenir de tout cela ? Par projection, l’homme a tendance à considérer que les systèmes vivants (individuels ou collectifs) résolvent eux aussi des problèmes posés par l’environnement. Ils ont en outre tendance à imaginer, par analogie avec la façon dont ils solutionnent eux-mêmes certaines difficultés quotidiennes – au besoin via des artefacts comme l’ordinateur –, que les animaux traitent l’information et qu’ils utilisent des représentations de divers aspects de l’environnement. Il est certes très difficile de lâcher prise face à la mise entre parenthèses de l’objectivité du monde. Néanmoins, il faut se départir de l’idée qu’un animal est un spectateur d’une scène préconstruite, indépendante : s’il y est sensible en raison de ses caractéristiques propres, il est acteur de cette scène ; s’il ne l’est pas, la potentialité d’action ne se couple pas et il n’y a pas de processus de « déformation » mutuelle entre le sujet et l’objet. Un point capital en découle à l’échelle de la phylogenèse : lorsqu’une variation survient, la signification viable ou létale que lui donnera un système vivant conditionnera bien souvent la survie de sa lignée.

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Bibliographie

Dubois michel jean, Gerard jean-françois & fernando Pontes, 2005

« Spatial selectivity to manipulate portable objects in wedge-capped capuchins (Cebus olivaceus) », Primates, vol. 46, n° 2, pp. 127-133.

Dubois michel jean, Gerard jean-françois, Sampaio elineuza, De Faria Galvão olavo & colette Guilhem, 2001

« Spatial facilitation in a probing task in wedge-capped capuchins (Cebus olivaceus) », International Journal of Primatology, vol. 22, n° 6, pp. 993-1006.

Dubois michel jean, Sampaio elineuza, Gerard jean-françois, Quenette pierre-yves & josé Muniz, 2000

« Location-specific responsiveness to environmental perturbations in wedge-capped capuchins (Cebus olivaceus) », International Journal of Primatology, vol. 21, n° 1, pp. 85-102.

Gerard jean-françois, Bideau éric, Maublanc marie-line, Loisel patrice & carole Marchal, 2002

« Herd size in large herbivores: encoded in the individual or emergent? », The Biological Bulletin, vol. 202, n° 3, pp. 275-282.

Krebs john r. & nicholas b. Davies, 1997

Behavioural Ecology. An Evolutionary Approach, Oxford, Blackwell Scientific Publications.

Maturana humberto r. & francisco j. Varela, 1994

L’Arbre de la connaissance. Racines biologiques de la compréhension humaine, Paris, Addison-Wesley France, coll. « Vie artificielle ».

Staines brian w., 1977

« F actors affecting the seasonal distribution of red deer (Cervus elaphus) at Glen Dye, north-east Scotland », Annals of Applied Biology, vol. 87, n° 3, pp. 495-512.

Varela francisco j., 1989

Autonomie et Connaissance. Essai sur le vivant, Paris, Éditions du Seuil, coll. « La couleur des idées ».

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Pour citer cet article

Référence papier

Dubois M. J. & J.-F. Gerard, 2010, « La cognition animale sert-elle à résoudre des problèmes ? », Terrain, n° 54, pp. 122-129.

Référence électronique

Michel Jean Dubois et Jean-François Gerard, « La cognition animale sert-elle à résoudre des problèmes ? », Terrain [En ligne], 54 | mars 2010, mis en ligne le 01 janvier 2014, consulté le 17 novembre 2017. URL : http://terrain.revues.org/13995 ; DOI : 10.4000/terrain.13995

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Auteurs

Michel Jean Dubois

Société de conseil en éthologie Inter Vivos

Jean-François Gerard

inra, Laboratoire de comportement et écologie de la faune sauvage (cefs), Castanet-Tolosan

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