lundi, 29 mai 2017
Le cerveau prédictif du frappeur au baseball
Depuis un certain nombre d’années maintenant, les sciences cognitives considèrent de plus en plus le cerveau comme une machine à faire des prédictions. Autrement dit, notre cerveau passerait le plus clair de son temps à anticiper ce qui va se passer l’instant d’après pour agir en conséquence. On voit tout de suite la grande valeur adaptative d’un tel processus.
Le cadre théorique détaillant cette vision des choses est riche et assez nouveau, bien que ses racines soient anciennes. Certains parlent même d’un éventuel changement de paradigme pour le décrire, comme on a qualifié tour à tour les approches cognitivistes, connexionnistes ou dynamiques incarnées depuis un demi-siècle. Mais ces modèles font appel aux probabilités (de type bayésien) et ne se laissent pas simplifier rapidement, au grand désarroi de l’auteur de ces lignes qui voudrait vous en parler plus souvent mais n’y arrive pas toujours.
Or je suis tombé sur la vidéo ci-dessus d’à peine plus de deux minutes qui a priori n’a rien à voir avec ceci mais qui, au fond, en présente les fondements d’une façon on ne peut plus concrète avec la question suivante : comment un joueur de baseball professionnel parvient-il à frapper la balle?
L’épithète « professionnel » est important ici car c’est lui qui rend cette question peu banale. Savez-vous à quelle vitesse un lanceur de baseball professionnel peut lancer une balle ? À près de 95 milles à l’heure (150 km/h). Et quand la balle quitte la main du lanceur, il ne lui reste que 55 pieds (un peu moins de 17 m) à parcourir. Cela veut dire que du lanceur au receveur, le trajet de la balle ne dure que 400 millisecondes.
Or la vidéo explique qu’il faut retrancher ensuite à cette durée près de 100 ms qui est le temps nécessaire à notre système visuel pour traiter tout stimulus. À cela s’ajoute les 150 ms que dure en moyenne le mouvement de la frappe et les 25 ms pour que la commande motrice se rende jusqu’aux muscles. Cela ne laisse donc au frappeur qu’un maigre 125 ms pour évaluer si la balle s’en vient dans la zone des prises ou pas !
C’est donc un temps de réaction extrêmement court puisque, comme le rappelle la vidéo, un bref clignement de nos yeux prend tout de même de 300 à 400 ms… Comment le frappeur parvient-il alors quand même à souvent frapper la balle dans le terrain?
La réponse réside en un mot : anticipation. À au moins deux niveaux, comme l’explique la vidéo. D’abord le frappeur va « prendre de l’avance » et commencer son élan à un moment où il a encore très peu d’information sur la trajectoire de la balle. Mais il ne peut évidemment utiliser ce truc trop tôt car après une cinquantaine de millisecondes, l’inertie du bâton en mouvement fait qu’il lui devient impossible d’arrêter son mouvement.
L’autre niveau est celui qui concerne davantage le « cerveau prédictif », c’est-à-dire cette capacité spontanée que l’on a d’anticiper ce qui risque d’advenir en fonction de nos interactions préalables avec le monde (engrammées sous forme de « modèles a priori » dont nos bons vieux préjugés font partie…). Dans le cas qui nous intéresse ici, on va être capable d’anticiper la position d’une cible en mouvement à partir d’indices dans une fenêtre temporelle extrêmement courte. Ceci est bien démontré par l’effet « flash drag » présenté dans la vidéo : la direction du mouvement du background nous induit en erreur sur la position des points rouges et bleus (qu’on a tendance à voir dans la continuité du mouvement du background plutôt qu’à leur position réelle).
Et c’est ce même phénomène qui permettrait de comprendre comment le frappeur réussit à placer son bâton au bon endroit. Car en fait, le cerveau du frappeur commencerait à anticiper la trajectoire de la balle avant même qu’elle n’ait quitté la main du lanceur, seulement en considérant la dynamique de sa motion. Et bien sûr les premiers mètres de la trajectoire de la balle vont informer pareillement ce mécanisme prédictif naturel de la position d’un objet en mouvement. Résultat : avec beaucoup d’entraînement, un cerveau humain de joueur de baseball professionnel parvient à réaliser une tâche apparemment physiquement impossible !
La vidéo rapporte aussi le commentaire fort à propos du célèbre joueur de baseball Yogi Berra qui disait : « You can think and hit at the same time » (« Vous ne pouvez pas penser et frapper en même temps. »). Une citation qui traduit bien l’idée que le frappeur ne s’en remet pas à un processus décisionnel conscient (qui serait bien trop lent) pour réussir son exploit.
Mais Berra était aussi connu pour ses aphorismes parfois absurdes ou tautologiques comme son célèbre « It ain’t over ’til it’s over. » (« Ce n’est jamais fini tant que ce n’est pas fini. »). Une pensée qu’on se plait encore à rappeler dans le merveilleux monde du sport, mais qui peut aussi d’une certaine façon s’appliquer à notre connaissance du cerveau, et donc de nous-même. Et c’est sur cette réflexion épistémologique des plus profondes que je vous dis à la semaine prochaine… ;-P
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