dimanche 5 juin 2011

Le chaos dans les systèmes vivants

En biologie la régularité semble être un signe pathologique.
C’est ainsi que l’on a découvert que l’activité cardiaque n’est pas régulière et présente un comportement chaotique. En effet son rythme est sensible aux conditions initiales et à la dimension fractale de son attracteur qui est basé sur la dynamique cardiaque. On a découvert que plus le coeur bat régulièrement par exemple moins il est capable de s’adapter. C’est dans ces conditions que survient la crise cardiaque. 

La variabilité normale du coeur, c’est-à-dire l’intervalle entre deux battements n’est jamais régulier. Chez les jeunes très athlétiques par exemple, ces irrégularités sont très importantes alors qu’elles sont beaucoup plus faibles chez les personnes du troisième âge. On observe aussi que chez certains malades, le faible développement des irrégularités est parfois le signe d’une pathologie très sévère.

Ce comportement chaotique du coeur est très étonnant et soulève une question essentielle sur le rôle constructif que joue le chaos en biologie. En fait le système cardiaque ne pourrait pas survivre sans le chaos car c’est justement sa puissance d’auto-organisation qui permet au système de s’adapter. ( ... )

Notre coeur doit être un organe très flexible pour s’adapter aux conditions continuellement changeantes de notre vie quotidienne. Il doit en même temps suivre les besoins en oxygène de notre organisme lorsque nous faisons des efforts violents, mais il doit également réguler son rythme pour ne pas provoquer de catastrophes. Nous savons qu’un attracteur chaotique se caractérise par un nombre très élevé de trajectoires périodiques instables, similaires à nos conditions de vie. C’est probablement la raison pour laquelle le travail cardiaque se doit de suivre le profil d’un attracteur chaotique pour survivre dans cet environnement complexe. ( ... )

Ainsi si l’on passe des attracteurs d’un patient ayant les yeux ouverts à celui du sommeil paradoxal, à celui de l’épilepsie et du coma, on peut en conclure que la puissance cognitive augmente avec la dimension fractale et tend à disparaître lorsque la dimension fractale diminue. On peut donc dire que l’activité cérébrale du cerveau calque en quelque sorte l’activité cardiaque. En conclusion en biologie la régularité semble être un signe pathologique.

Cela dit, nous ne savons toujours pas quel est le rôle du chaos. Le cerveau comme le coeur tirent parti du chaos. Les biologistes pensent que le chaos est utilisé par le cerveau afin d’optimiser le traitement de l’information. Le cerveau doit traiter quasi instantanément un nombre considérable d’informations afin de choisir parmi toutes celles dont il dispose un état particulier qui correspond à une structure que nous connaissons, une solution qui correspond au modèle mémorisé. ( ... )

Ainsi on peut penser que dans le cerveau, le chaos est un moyen très utile pour traiter l’information, ce serait peut-être la composante essentielle de sa méthode de travail. Un système chaotique est en effet très flexible et passe très rapidement d’une orbite à une autre. C’est donc un moyen excessivement rapide pour passer d’un état à un autre. Cela s’applique aux systèmes qui évoluent en fonction de paramètres de bifurcations ou au monde de la biologie qui produit toujours de nouvelles espèces, de nouvelles enzymes ou de nouveaux récepteurs qu’il faut préserver de la destruction.

Astrosurf.com

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