Une telle portée pourrai être celle que perçoit un synesthète : pour certains, les notes évoquent des couleurs ; pour d’autres, des odeurs ; et pour d’autres encore, des saveurs.
 

Lorsque Mathieu Blandin aplatit la viande hachée avec la main, il lui vient un goût amer dans la bouche. Amélie Journier voit du bleu lorsqu'elle entend un do dièse au piano ; d'autres notes évoquent d'autres nuances – à tel point que les touches du piano ressemblent, pour elle, à une palette de couleurs. Et lorsque Joseph Cole regarde des chiffres imprimés en noir, il les voit en couleurs, chacun ayant une teinte différente. Ces trois personnes sont synesthètes. Elles ressentent le monde ordinaire de manière extraordinaire, et semblent vivre dans un pays mystérieux, entre fantasme et réalité. Pour elles, les cinq sens – le toucher, le goût, l'audition, la vue et l'odorat – se mélangent au lieu de rester séparés.

Le premier cas de synesthésie a été décrit en 1880, dans un article de Francis Galton, un cousin de Charles Darwin, publié dans la revue Nature. Mais la plupart des scientifiques l'ont considéré comme une supercherie, un effet des drogues ou, au mieux, comme une simple curiosité. Néanmoins, il y a environ six ans, nous avons proposé, avec d'autres neurobiologistes, des mécanismes cérébraux susceptibles d'expliquer la synesthésie. Chemin faisant, nous avons découvert des pistes possibles pour expliquer certains des aspects les plus mystérieux de l'esprit humain, par exemple l'émergence de la pensée abstraite et de la métaphore.

Selon une explication répandue, la synesthésie ne résulterait que de l'association de souvenirs de l'enfance : si un synesthète avait l'habitude, étant enfant, de jouer avec les aimants placés sur la porte du réfrigérateur, et que le 5 était rouge tandis que le 6 était vert, le chiffre 5 évoque la couleur rouge, le 6 la couleur verte. Pourtant, cette théorie n'explique pas pourquoi seules certaines personnes auraient des souvenirs d'associations aussi vivaces. Peut-être la photographie d'un cube de glace vous fait-il penser au froid, mais vous ne ressentez probablement pas le froid, même si vous avez été en contact avec la neige ou la glace pendant votre enfance. Alors qu'un synesthète ressent le froid.

Pour d'autres, les synesthètes sont simplement doués pour les métaphores lorsqu'ils décrivent le do dièse comme « rouge » ou affirment que le poulet a un goût « pointu ». N'est-ce pas comme si l'on disait que ce Brie est « piquant » ? Nous utilisons sans cesse des images et des métaphores pour exprimer nos sensations, et les synesthètes seraient plus doués que la moyenne pour trouver des métaphores surprenantes. C'est une hypothèse que nous étudions.

En 1999, nous avons voulu savoir si la synesthésie est une expérience sensorielle réelle. Aussi simple que paraisse cette question, elle a dérouté les neurobiologistes pendant des décennies. Quand nous demandons aux sujets : « S'agit-il simplement d'un souvenir, ou est-ce que vous voyez vraiment la couleur comme si elle était en face de vous ? », certains répondent qu'ils la voient parfaitement. D'autres répondent : « Non, ce n'est pas comme un souvenir. Je vois le chiffre rouge, mais en même temps je sais qu'il est noir. Donc ce doit être un souvenir, je suppose. »

Pour déterminer si un effet est vraiment perceptif, les psychologues utilisent souvent un test dit de ségrégation. Si vous regardez un ensemble de lignes inclinées disposées au milieu d'une forêt de lignes verticales, les lignes inclinées ressortent : vous êtes instantanément capable de les isoler du fond et de les regrouper mentalement pour former un triangle, par exemple. De même, si la plupart des éléments du fond sont des points verts et que l'on vous demande de repérer des points rouges, vous les voyez immédiatement. Au contraire, des 2 noirs disséminés au milieu de 5 noirs disparaissent presque complètement (voir l'encadré page 74). Les 2 sont difficiles à discerner sans examiner les chiffres un par un, bien qu'un chiffre soit tout aussi différent de son voisin que les lignes inclinées le sont des lignes verticales. On en déduit que seuls certains traits, tels que la couleur ou l'orientation des lignes, servent de base pour regrouper des éléments. Des entités perceptives plus complexes, tels les nombres, ne peuvent pas remplir cette fonction.

Nous nous sommes alors demandé ce que se passerait si nous montrions des 2 et des 5 mélangés à des synesthètes qui, par exemple, perçoivent les 2 en rouge et les 5 en vert. Nous avons disposé les 2 de façon telle qu'ils formaient un triangle.

Les tests de ségrégation faits avec des volontaires non synesthètes ont montré qu'ils ne repèrent pas les 2 mélangés aux 5 sauf s'ils sont de couleurs différentes. Au contraire, les synesthètes repèrent les 2 noirs arrangés en triangle parmi les 5 noirs dans 90 pour cent des cas. Les 2 sautent aux yeux des synesthètes car ils les voient rouges : les couleurs sont réellement perçues et les synesthètes n'affabulent pas. Il leur aurait été impossible d'atteindre des résultats aussi bons sans une réelle perception les aidant à réussir ce test.

Cette expérience avait donc montré que la synesthésie est un phénomène réel, ce qui soulevait une nouvelle question : pourquoi seules certaines personnes sont-elles synesthètes ? Étant donné le résultat de nos expériences, nous avons émis l'hypothèse que les perceptions inhabituelles des synesthètes résultent d'erreurs de câblages cérébraux. Cette idée avait été proposée il y a une centaine d'années, mais nous avons précisé où et comment un tel croisement pourrait se produire.

Le traitement de l'information visuelle

Pour comprendre les facteurs neurobiologiques à l'œuvre, il faut savoir comment le cerveau traite l'information visuelle. Lorsque la lumière réfléchie par un objet frappe les cônes (les récepteurs de la couleur) de la rétine, les signaux neuronaux sont transmis à l'aire visuelle 17, dans le cortex occipital, à l'arrière du cerveau. Là, les attributs simples de l'image, tels que la couleur, le mouvement, la forme ou la profondeur, sont traités dans des petits groupes de neurones. Ensuite, l'information sur ces différents traits est relayée plus avant, et distribuée dans plusieurs régions éloignées dans les lobes temporal et pariétal. Dans le cas de la couleur, l'information arrive dans l'aire V4 du gyrus fusiforme du lobe temporal. De là, elle est transmise à des aires localisées à des niveaux plus élevés dans la hiérarchie des centres de la couleur, dont une région proche d'une aire corticale nommée TPO (à la jonction des lobes temporal, pariétal et occipital). Ces aires supérieures sont impliquées dans le traitement de certains aspects des couleurs : par exemple, les feuilles apparaissent aussi vertes à la tombée de la nuit qu'à midi, bien que le mélange des longueurs d'onde qu'elles reflètent soit très différent.

Les nombres semblent également être traités par étapes : d'abord dans le gyrus fusiforme, où les formes réelles des nombres sont codées, puis dans le gyrus angulaire, une partie de l'aire corticale TPO concernée par les concepts numériques tels que les ordinaux (la séquence des nombres) et les cardinaux (les quantités). Lorsque le gyrus angulaire est endommagé par une attaque cérébrale ou une tumeur, par exemple, le patient reste capable d'identifier les nombres, mais ne peut plus faire les divisions ni les soustractions. Les tables de multiplication étant connues par cœur, le patient sait encore multiplier des nombres. De surcroît, d'après les résultats obtenus par imagerie cérébrale, les lettres de l'alphabet ou les chiffres (graphèmes) présentés visuellement activent les cellules du gyrus fusiforme, tandis que les sons des syllabes (phonèmes) sont traités à un niveau plus élevé, dans le voisinage de l'aire TPO.

Comme les couleurs et les chiffres sont initialement traités dans le gyrus fusiforme, et ensuite à proximité du gyrus angulaire, nous avons supposé que la synesthésie qui associe des couleurs aux nombres résulterait d'une erreur de câblage entre l'aire V4 et l'aire de l'apparence des nombres (toutes deux dans le gyrus fusiforme) ou entre l'aire supérieure de la couleur et l'aire du concept de nombre (toutes deux dans l'aire TPO). D'autres formes de l'anomalie, plus exotiques, résulteraient d'erreurs de câblage similaires de différentes régions de traitement sensoriel. Le fait que le centre de l'audition (dans les lobes temporaux) soit proche des aires cérébrales supérieures recevant les informations concernant les couleurs en provenance de V4 expliquerait la forme de synesthésie qui associe des couleurs aux sons. De même, le goût amer que ressent Mathieu Blandin quand il aplatit la viande avec la main résulterait d'une erreur de câblage entre le cortex du goût, dans une région dite de l'insula, et une zone adjacente du cortex associée au contact avec les mains.

Des erreurs de câblage

En supposant que des erreurs d'adressage neuronal soient la cause de la synesthésie, pourquoi se produisent-elles ? Nous savons que la synesthésie est héréditaire, donc qu'elle a une composante génétique. Peut-être une mutation est-elle responsable de connexions entre des zones cérébrales normalement indépendantes. Ou bien certaines connexions ne sont-elles pas correctement élaguées à cause de cette mutation si bien que des aires qui devraient être peu connectées le sont de façon anormale. Si, par ailleurs, la mutation s'exprimait (c'est-à-dire qu'elle exerçait ses effets) dans certaines régions du cerveau et pas dans d'autres, on comprendrait pourquoi certains synesthètes combinent les couleurs et les nombres, tandis que d'autres associent des couleurs à des phonèmes ou à des notes de musique. Enfin, on constate que les personnes ayant un type de synesthésie ont une probabilité élevée d'en avoir d'autres, ce qui étaye cette hypothèse.

Nous avions d'abord envisagé une erreur dans le câblage physique, mais nous avons réalisé que le même effet est susceptible de se produire quand le nombre de connexions entre les zones cérébrales est normal, mais que l'équilibre des médiateurs chimiques se propageant d'une région à une autre est perturbé. C'est pourquoi nous parlons plutôt aujourd'hui d'activation croisée. Normalement, des régions cérébrales voisines s'inhibent l'une l'autre, ce qui contribue à minimiser les interférences. En revanche, si un déséquilibre chimique survient dans une zone, réduisant cette inhibition – par exemple en bloquant l'action d'un neuromédiateur inhibiteur ou en empêchant sa production –, la zone voisine en subit le contrecoup : elle est activée. Ce type d'activation croisée pourrait, théoriquement, se produire entre régions éloignées, ce qui expliquerait certaines formes moins courantes de synesthésie.

L'hypothèse de l'activation croisée est étayée par d'autres expériences, dont certaines aident à comprendre les différentes formes de synesthésie. L'une de ces expériences tire profit d'un phénomène visuel connu sous de nom d'encombrement (voir l'encadré de la page ci-contre). Si vous fixez une petite croix située sur une page où figure aussi le chiffre 5, sur le côté, vous constaterez que vous le distinguez bien, même si vous ne regardez pas directement. Si maintenant le 5 est entouré de quatre autres chiffres, par exemple des 3, alors, vous ne parviendrez plus à l'identifier : il semble flou. Des sujets dont la perception est normale ont une probabilité d'identifier ce chiffre qui ne dépasse pas le hasard. Même si les objets deviennent un peu flous en vision périphérique, vous le distinguiez parfaitement lorsqu'il était seul. En fait, vous ne l'identifiez plus, parce que vos capacités d'attention sont limitées. Tous les 3 ont un effet distracteur et détourne votre attention du chiffre central.

Nous avons été très surpris lorsque nous avons fait passer le test à deux synesthètes. Ils regardèrent l'image et la commentèrent : « Je ne vois pas le chiffre du milieu. Il est flou, mais il a l'air rouge, donc je suppose qu'il s'agit d'un 5. » Bien que le chiffre central ne fût pas enregistré consciemment, il semble que le cerveau le traitait et les synesthètes utilisaient la couleur pour en déduire le nombre. Si notre théorie est correcte, cette découverte implique que les chiffres sont traités dans le gyrus fusiforme et activent les couleurs appropriées avant l'étape où se produit l'effet d'encombrement ; ainsi, paradoxalement, un chiffre même « invisible » peut déclencher la synesthésie.

Une autre de nos découvertes conforte cette conclusion. Lorsque nous avons réduit le contraste entre le nombre et le fond, la couleur synesthésique a pâli progressivement jusqu'à ce que les sujets ne voient plus de couleur du tout, alors même que le chiffre était parfaitement visible. Tandis que l'expérience d'encombrement montre qu'un chiffre invisible peut déclencher une couleur, cette dernière expérience révèle qu'à l'inverse la vision d'un chiffre n'active pas nécessairement la vision d'une couleur. Ainsi les nombres à faible contraste activeraient suffisamment les cellules du gyrus fusiforme pour qu'on les perçoive consciemment, mais pas assez pour provoquer une activation croisée des cellules de couleur de l'aire V4.

Synesthésie de haut ou de bas niveau

Finalement, nous avons découvert que si nous montrions des chiffres romains aux synesthètes, un V, par exemple, ils ne voyaient pas de couleur : ce n'est pas le concept de nombre, dans ce cas un 5, qui commanderait la couleur, mais l'apparence visuelle du graphème. Cette observation implique une activation croisée dans le gyrus fusiforme lui-même chez les synesthètes qui associent des couleurs aux nombres, car cette structure est impliquée dans l'analyse de la forme visuelle du nombre, et non dans le traitement du sens. Soulignons un aspect intéressant : imaginez une image avec un gros 5 fait de petits 3 ; vous pouvez soit voir la « forêt » (le 5) ou vous focaliser plus précisément sur les « arbres » (les 3). Deux synesthètes ont dit qu'ils voyaient les couleurs changer selon la façon dont ils focalisaient leur attention. Ce test indique que la synesthésie résulte uniquement de l'apparence physique – et non des concepts de plus haut niveau –, mais aussi que la façon dont l'entrée visuelle est catégorisée, en fonction de l'attention, est tout aussi essentielle.

Mais dès que nous avons commencé à recruter d'autres volontaires, nous avons constaté que tous les synesthètes sont différents. Chez certains, ce sont les jours de la semaine ou les mois de l'année qui déclenchent des couleurs. Or les jours de la semaine, les mois ou les chiffres n'ont en commun que le concept de séquence numérique, ou d'ordinal. Pour certains synesthètes, peut-être est-ce le concept abstrait qui active la couleur, plutôt que l'apparence visuelle du nombre. Est-il possible que chez ces personnes, l'activation croisée se produise entre le gyrus angulaire et les aires supérieures qui traitent la couleur proches de l'aire TPO plutôt qu'entre des aires du gyrus fusiforme ?

Le cas échéant, une telle interaction expliquerait que même les représentations abstraites des nombres ou l'idée des nombres induite par les jours de la semaine ou les mois puisse évoquer des couleurs spécifiques. En d'autres termes, selon la région cérébrale dans laquelle le gène de la synesthésie est exprimé, différents types d'anomalies surviennent : synesthésie de haut niveau, induite par le concept numérique, ou synesthésie de bas niveau, produite par l'apparence visuelle seulement. Dans certaines formes de bas niveau, l'apparence visuelle d'une lettre est susceptible d'activer une couleur, tandis que dans les formes de haut niveau c'est un phonème, les phonèmes étant traités à proximité de l'aire TPO.

Nous avons également observé le cas d'un synesthète daltonien : nous pensons que l'activation croisée lui permet de voir des chiffres présentant des nuances qu'il n'aurait pas pu percevoir autrement ; il les nomme des couleurs martiennes. À cause de sa pathologie, les récepteurs des couleurs de sa rétine ne traitent pas certaines longueurs d'onde, mais nous pensons que l'aire de la couleur de son cerveau fonctionne correctement et qu'il s'y produit des interférences lorsqu'il voit des couleurs.

Des images du cerveau de synesthètes, réalisées avec Geoffrey Boynton, de l'Institut Salk à San Diego, ont montré que l'aire V4 du traitement de la couleur est activée, conformément à notre théorie de l'activation croisée. Quand on leur présente des nombres en noir et blanc, l'activation augmente non seulement dans l'aire du traitement des nombres – comme c'est le cas chez les sujets normaux –, mais aussi dans l'aire des couleurs. Nous avons également observé des différences entre les divers types de synesthètes. Chez les sujets ayant la forme de bas niveau, l'activation lors des étapes précoces du traitement des couleurs est bien supérieure à celle des sujets contrôles. Au contraire, chez les synesthètes de haut niveau, l'activation est inférieure durant ces étapes précoces.

La maîtrise des métaphores

Nos données relatives aux bases neurologiques de la synesthésie expliquent en partie la créativité des peintres, des poètes et des écrivains, car l'anomalie est bien plus fréquente chez les individus créatifs que dans la population générale. Les personnes créatives sont particulièrement douées pour trouver des métaphores. Dans Booz endormi, par exemple, Victor Hugo compare les astres à des fleurs de l'ombre. Tout se passe comme si le cerveau des artistes était organisé pour établir des liens entre des domaines apparemment éloignés – comme les étoiles et les fleurs. En d'autres termes, la synesthésie établit des liens entre des entités perceptives indépendantes (couleurs et nombres), tandis que la métaphore implique l'établissement de liens entre des domaines conceptuels distincts. Ne serait-ce qu'une simple coïncidence ?

De nombreux concepts de haut niveau sont probablement ancrés dans des régions cérébrales spécifiques, ou cartes. Il n'y a sans doute rien de plus abstrait qu'un nombre, et pourtant il est représenté, comme nous l'avons évoqué, dans une région cérébrale relativement limitée, le gyrus angulaire. Ainsi, la mutation qui causerait la synesthésie serait responsable de connexions excessives entre différentes cartes cérébrales – de petites parcelles de cortex qui représentent des perceptions spécifiques, par exemple le tranchant ou l'arrondi des formes, ou les nuances des couleurs. En fonction de sa localisation et de son expression, l'anomalie génétique entraînerait simultanément une synesthésie et une propension à associer des idées et des concepts apparemment indépendants, c'est-à-dire la créativité. Cela expliquerait pourquoi le gène apparemment inutile de la synesthésie n'a pas disparu.

De surcroît, nous aurions tous cette capacité, à des degrés divers, et elle aurait eu sa part dans l'émergence, au cours de l'évolution de notre capacité d'abstraction. L'aire TPO et le gyrus angulaire qu'elle contient, impliquée dans la synesthésie, participe normalement à la fusion des sens : c'est la zone où les informations relatives au toucher, à l'audition et à la vision convergent autorisant la fusion de ces différentes informations. Par exemple, un chat est soyeux (sens du toucher), il miaule et ronronne (ouïe), il a une certaine apparence (vue) et une certaine odeur (odorat), des caractéristiques qui sont toutes associées au mot « chat ».

Se pourrait-il que le gyrus angulaire – qui est beaucoup plus gros chez l'homme que chez les singes et les primates – ait d'abord été utilisé pour la fusion des sens, puis qu'il ait, ultérieurement, été dédié à d'autres fonctions, plus abstraites, telles que la capacité de manipuler les métaphores ? Le psychologue Wolfgang Köhler a imaginé différents dessins. L'un d'eux ressemble à une tache d'encre et l'autre à un morceau de verre cassé. Lorsque nous demandons « Lequel est Bouba et lequel est Kiki ? », 98 pour cent des individus associent Bouba à la tache d'encre et Kiki au verre. Est-ce parce que les courbes douces du dessin Bouba évoquent les ondulations du son bouba, telles qu'elles sont représentées dans les centres cérébraux de l'audition ainsi que dans l'inflexion des lèvres qui produisent ce son. Au contraire, le son kiki évoquerait-il un objet brisé ? Sommes-nous tous des synesthètes qui s'ignorent ? Le gyrus angulaire aurait introduit une forme élémentaire d'abstraction, puis d'autres types d'abstraction plus complexes auraient émergé.

Lorsque nous avons commencé notre recherche sur la synesthésie, nous ignorions où elle nous conduirait. Nous ne soupçonnions pas que ce phénomène bizarre, longtemps tenu pour une curiosité, ouvrirait une fenêtre sur la nature de la pensée.

Vilayanur Ramachandran et Edward Hubbard