Les rats savent ce qu’ils ne savent pas. Cette phrase, qui ressemble à une énigme philosophique, décrit pourtant une réalité scientifique établie. Des chercheurs de l’Université de Géorgie ont démontré que ces rongeurs sont capables de métacognition, c’est-à-dire de réfléchir sur leur propre processus mental. Or, le développement de la métacognition chez l’enfant est propulsé par des capacités cognitives générales comme la théorie de l’esprit, et ne prend vraiment de l’essor qu’entre 4 et 6 ans. Un enfant de 3 ans, lui, n’y est pas encore. Un rat adulte, si.

Sommaire

1. Savoir qu’on ne sait pas : la compétence que personne n’attendait chez un rongeur
2. Des rats qui « imaginent » : l’hippocampe comme preuve
3. L’inférence transitive : quand le rat raisonne logiquement
4. Repenser la hiérarchie cognitive

Savoir qu’on ne sait pas : la compétence que personne n’attendait chez un rongeur

Les chercheurs pensaient depuis longtemps que les humains et les primates non humains étaient les seuls capables de « métacognition », c’est-à-dire de raisonner sur leur propre pensée. Des études avaient bien été menées sur les oiseaux, mais les résultats restaient inconclus. La démonstration de cette capacité chez le rat constitue donc une première pour une espèce non primate.

Le protocole utilisé pour le prouver est d’une élégance redoutable. L’expérience reposait sur un test de discrimination de durées, où les rats devaient classer un signal comme court ou long. La bonne réponse déclenchait une récompense généreuse, la mauvaise ne donnait rien du tout. Mais la subtilité était la suivante : avant de passer le test, les rats avaient la possibilité de le refuser. S’ils déclinaient, ils obtenaient quand même une petite récompense. on leur donnait le choix entre parier sur eux-mêmes ou encaisser un gain modeste garanti.

Le résultat ? Si les rats ont conscience de savoir ou de ne pas savoir la réponse, on s’attendrait à ce qu’ils refusent le test surtout lorsqu’il est difficile. C’est exactement ce qui s’est produit. Les rongeurs déclinaient davantage les épreuves ambiguës, preuve qu’ils évaluaient leur propre niveau de certitude avant d’agir. Réfléchir sur ses propres expériences mentales est une caractéristique définissante de l’existence humaine, et la démonstration de la métacognition chez les rats suggère que ce type de cognition pourrait être largement répandu dans le règne animal.

Cette capacité à jauger sa propre incertitude va bien au-delà du simple réflexe conditionné. Des preuves ont contredit les hypothèses antérieures selon lesquelles les animaux étaient simplement conditionnés à accepter ou refuser une tâche en fonction des récompenses passées. Ce n’est pas du calcul pavlovien. C’est quelque chose de plus proche de l’introspection.

Des rats qui « imaginent » : l’hippocampe comme preuve

La métacognition n’est pas la seule surprise cognitive que réservent ces animaux. En 2023, des chercheurs du Janelia Research Campus de l’Howard Hughes Medical Institute (HHMI) ont poussé la question encore plus loin, en se demandant si les rats pouvaient tout simplement imaginer.

Une équipe des laboratoires Lee et Harris a mis au point un système combinant réalité virtuelle et interface cerveau-machine pour explorer les pensées intérieures des rats. Ils ont découvert que, comme les humains, les animaux peuvent penser à des endroits et à des objets qui ne sont pas devant eux. Comme les humains, lorsque les rongeurs découvrent des lieux, des schémas d’activité neuronale spécifiques s’activent dans l’hippocampe, la zone du cerveau responsable de la mémoire spatiale. L’étude a montré que les rats peuvent générer volontairement ces mêmes schémas pour se rappeler des emplacements distants de leur position actuelle.

Le dispositif expérimental ressemble à de la science-fiction. En enregistrant l’activité hippocampique des rongeurs par le biais d’une interface cerveau-machine, les chercheurs ont montré qu’ils reproduisaient des schémas neuronaux correspondant à ceux d’un lieu précédemment visité, sans s’y rendre physiquement. Les rongeurs pouvaient contrôler leur activité hippocampique imaginative de manière précise et flexible. Ils étaient capables de maintenir une activité spécifique à un lieu pendant plusieurs secondes, un laps de temps comparable à celui de l’humain.

Cette capacité à imaginer des emplacements loin de sa position actuelle est fondamentale pour se souvenir d’événements passés et envisager des scénarios futurs. En un mot, ce que les neurosciences appellent le « voyage mental dans le temps », longtemps réservé aux êtres humains et aux grands singes, se retrouve dans le cerveau d’un animal qui partage notre quotidien depuis des millénaires, souvent à son insu, dans les caves et les greniers.

L’inférence transitive : quand le rat raisonne logiquement

Troisième niveau de complexité cognitive, encore plus contre-intuitif : le raisonnement par inférence transitive. Le raisonnement inférentiel est une capacité cognitive vitale qui permet aux animaux de naviguer dans des situations nouvelles en s’appuyant sur leurs connaissances relationnelles. Le test d’inférence transitive évalue la capacité d’un sujet à déduire des relations au sein d’une hiérarchie de valeurs (par exemple A > B > C > D > E) après avoir été entraîné seulement sur des paires adjacentes (A-B, B-C, etc.).

Des expériences ont montré que les rats sont capables de faire des inférences transitives entre des paires de préférences olfactives : si A est préféré à B, et B à C, alors ils choisissent A plutôt que C. Pour ce faire, ils doivent disposer d’une représentation interne du domaine des odeurs, où celles-ci sont organisées hiérarchiquement. le rat ne mémorise pas mécaniquement chaque paire. Il construit une carte abstraite des relations, puis la consulte.

Une étude menée en 2025 par l’Université Brandeis a confirmé cette capacité sur un labyrinthe spatial automatisé. La plupart des rats ont réussi à apprendre les paires de prémisses au cours de l’entraînement. Les animaux ont démontré une inférence rapide et réussie dès la première session de test, avec une précision initiale supérieure à celle observée pour des paires de prémisses comparables, ce qui indique l’utilisation d’une inférence basée sur des schémas.

Ce type de raisonnement logique déductif, du genre « si A implique B, et B implique C, alors A implique C », est précisément ce que les psychologues du développement testent chez les enfants. La compréhension de ses propres états mentaux est associée à l’acquisition d’une théorie de l’esprit vers l’âge de 4 ans. En deçà, les enfants peinent à construire ce type de raisonnement logique enchainé. Un rat adulte, lui, le maîtrise.

Repenser la hiérarchie cognitive

Ces découvertes bousculent un présupposé tenace : l’idée que les capacités cognitives sophistiquées seraient l’apanage du néocortex développé des primates. Les neuroscientifiques découvrent que les cerveaux des rats sont très semblables aux nôtres. Le cortex sensorimoteur en particulier présente d’innombrables similitudes chez les hommes et les rats. Les rats n’ont certes pas de néocortex aussi développé que le nôtre, mais leur hippocampe fonctionne selon des principes qui se retrouvent de façon quasi identique dans le cerveau humain.

D’autres animaux, comme les cochons et les pieuvres, ont également intéressé les chercheurs par leur capacité de raisonnement. La tendance de fond est claire : plus la cognition animale est étudiée rigoureusement, plus les frontières que nous avions tracées semblent arbitraires. La démonstration de la métacognition chez les rats suggère que ce type de cognition pourrait être répandu parmi les animaux. Cela soulève la question de savoir si les rats sont « conscients », et si cela pourrait également être vrai pour d’autres espèces non primates.

La piste ouverte par les recherches sur l’imagination des rats pourrait d’ailleurs avoir des retombées médicales directes. La découverte de la capacité des rats à imaginer des lieux éloignés pourrait avoir des implications pour la recherche sur la mémoire, notamment concernant la maladie d’Alzheimer, où la mémoire spatiale est souvent affectée. Comprendre comment le cerveau génère et contrôle ces schémas pourrait ouvrir de nouvelles pistes thérapeutiques. Le rat, longtemps traité comme un modèle biologique passif, se révèle être aussi un modèle cognitif d’une profondeur inattendue, dont les mécanismes cérébraux nous éclairent sur nos propres fragilités mentales.

Sources : trustmyscience.com | janelia.org