1 – Le cerveau humain

LE CERVEAU ET LA CONSCIENCE

riobravoArticle de M RIO

1 -Le cerveau, organe de la pensée consciente.
2 -Aspect général du cerveau.
3 -Structure microscopique du cerveau.
4 -L’influx nerveux ; les neurotransmetteurs
5 -Les techniques d’exploration du cerveau.
6 -Le cerveau en action.
7 -Le cerveau et la conscience.
8 – Le cerveau et l’évolution.
cerveauLe cerveau et la pensée consciente.
Il est reconnu depuis longtemps que le cerveau est le siège de la pensée consciente, en dépit d’Aristote qui le considérait comme un simple radiateur et situait la pensée dans le cœur. Pendant très longtemps, son rôle et son fonctionnement sont restés incompréhensibles. On ne connaissait que des machines mécaniques capables tout au plus d’animer des automates, et un organe matériel ne pouvait être au mieux que le relais d’une faculté supérieure et immatérielle, l’esprit.
Malheureusement, l’esprit ainsi conçu ne se laisse ni observer ni disséquer et ne peut être l’objet d’une investigation concrète ; il n’en reste qu’un mythe ou un terme abstrait, alors que le cerveau se prête parfaitement à une étude expérimentale. Les techniques actuelles révèlent le fonctionnement intime et les extraordinaires possibilités de la matière vivante à réaliser les fonctions les plus subtiles d’où émerge la pensée consciente.
L’apparition de l’ordinateur comme rival du cerveau montre à la fois des analogies et de profondes différences. Tous deux sont des dispositifs de traitement de l’information ; tous deux sont doués de mémoire, et l’écran de l’ordinateur joue un rôle analogue à celui de l’espace conscient du cerveau, chacun ne faisant apparaître que la partie utile de l’information, tandis que l’immense majorité de l’activité reste cachée ou inconsciente.
Cependant, les différences sont considérables : l’ordinateur est construit selon un plan rigoureusement défini à l’avance, alors que le cerveau est l’aboutissement de toute l’évolution animale et que dans la construction de chaque cerveau intervient une grande part de hasard. La mémoire de l’ordinateur est bien localisée et rigoureusement fidèle, celle du cerveau est diffuse , inconstante, malgré sa grande capacité. L’ordinateur n’a ni conscience de soi, ni sentiment ni croyance ou opinion, ni imagination ou créativité, ni pensée abstraite. Il peine à reconnaître un visage, une écriture manuscrite, mais il calcule sans erreurs et traite les informations à une vitesse prodigieuse. On ne sait pas actuellement ce qu’il faudrait exactement pour qu’il devienne conscient de ce qu’il est et de ce qu’il fait. C’est cette même ignorance qui nous limite encore en ce qui concerne le cerveau. Nos connaissances sont encore parcellaires ; si nous connaissons assez bien le fonctionnement individuel du neurone, constituant de base du cerveau, et la localisation de ses tâches élémentaires : voir, entendre, faire un geste, nous n’avons qu’un vague idée de ses comportements les plus élaborés.
Aspect général du cerveau.
Le cerveau humain se distingue par sa partie extérieure très développée, le cortex, dont la surface d’environ 20 dm2 est fortement plissée pour tenir dans la boite crânienne. Au dessous se trouvent différents autres organes dont chacun a un rôle spécifique : thalamus, hypothalamus, hippocampe…Le cerveau est divisé en deux hémisphères qui ne communiquent que par une zone relativement étroite, le corps calleux. Il est relié à tout le reste du corps par la moelle épinière et un immense réseau de nerfs sensitifs et moteurs, et il est irrigué, comme tout autre organe, par la circulation sanguine.
Anatomie les aires du cortex
cerveau structure interne
Une observation superficielle ne peut renseigner sur le fonctionnement de ses différentes parties, mais, avant l’apparition des techniques actuelles d’investigation, on avait fait de nombreuses constatations montrant l’effet de lésions locales accidentelles ou pathologiques. La plus connue concerne l’aire de Broca, située dans le cortex frontal gauche, indispensable à la production du langage. Ces observations ont montré que le cerveau renferme des zones spécialisées dans différentes tâches, mais qui sont toutes interconnectées .Des moyens techniques plus puissants étaient nécessaires pour en savoir plus .

Structure microscopique du cerveau.
Comme tout organe, le cerveau est constitué de cellules. L’essentiel de ces cellules, les neurones, se distinguent par de longs prolongements du corps cellulaire, les axones et les dendrites qui forment entre eux de nombreuses liaisons, les synapses, et constituent un réseau très dense. Les neurones sont aussi associés à un autre type de cellules, les cellules gliales, indispensables à leur fonctionnement. Le cerveau humain renferme environ cent milliards de neurones dont chacun est relié à 10 000 partenaires.
schéma d’un neurone réseau de neurones
Les neurones présentent une grande variété de formes. Tous possèdent un seul axone qui se ramifie, et un certain nombre de dendrites également ramifiées. Axones et dendrites sont interconnectés par des liaisons, les synapses. L’influx nerveux, qui permet la communication entre les neurones, fait intervenir à la fois des phénomènes électriques et chimiques. Il ne s’agit pas d’un courant CERVEAU 33électrique comme dans un fil métallique, mais d’une vague de dépolarisation qui se propage beaucoup plus lentement : 25 à 40 mètres par seconde au lieu de dizaines de milliers de kilomètres .
synapse, schéma canaux et pompes
Les cellules nerveuses sont à la fois émettrices et réceptrices de signaux électriques. Les impulsions partent du corps du neurone et se propagent dans l’axone, et de là par l’intermédiaire des synapses, vers d’autres neurones. Les dendrites au contraire captent les signaux venus des autres neurones. Chaque fibre nerveuse, axone ou dendrite, est entourée d’une membrane, et il existe au repos une différence de potentiel électrique entre l’intérieur et l’extérieur de la fibre ; des molécules- pompes rejettent constamment à l’extérieur les ions sodium ; d’autres attirent à l’intérieur les ions potassium. Au passage de l’influx nerveux, la membrane devient brutalement perméable, en un dix millième de seconde, aux ions sodium, par l’ouverture de molécules- canaux. La différence de potentiel entre l’intérieur et l’extérieur décroît. Au bout d’une milliseconde, les canaux s’étant refermés, la différence de potentiel reprend sa valeur initiale , et un nouveau signal peut passer.
Tout le mécanisme repose sur le fonctionnement des pompes et des canaux, qui font passer les ions de l’intérieur à l’extérieur et réciproquement. Ce fonctionnement consomme de l’énergie. L’origine des impulsions électriques, qui se créent dans le corps des neurones, est dû à des mécanismes analogues. L’état des neurones oscille constamment. Quand le seuil des oscillations atteint un niveau suffisant, il amorce la propagation de l’influx dans l’axone.
Contrairement à ce qui se passe à l’intérieur d’un neurone, la transmission d’un signal d’un neurone à l’autre, par l’intermédiaire d’une synapse, fait intervenir un neurotransmetteur chimique. On connaît actuellement plusieurs dizaines de neurotransmetteurs , utilisés par des neurones différents. L’arrivée de l’influx nerveux à l’extrémité d’une fibre libère le neurotransmetteur dans la fente synaptique, intervalle qui la sépare de la fibre réceptrice ; Il est capté par des récepteurs de l’autre côté de la synapse. La fixation du neurotransmetteur par les récepteurs provoque le départ d’un nouveau signal électrique dans la fibre réceptrice ; le passage d’un signal n’est donc possible que dans un seul sens.
Le récepteur du neurotransmetteur a pu être isolé à partir de l’organe électrique de la Torpille ; c’est une grosse molécule de schma complet 'un neuroneprotéine qui traverse la membrane. Elle peut prendre deux configurations différentes selon qu’elle est libre ou liée au neurotransmetteur. Dans ce dernier cas, elle constitue un canal qui laisse passer les ions sodium. Les phénomènes mis en jeu sont les mêmes dans tout le règne animal, des vers et des mollusques aux vertébrés et bien entendu à l’Homme.

 

 

 

 

coupe d'une IRM fonctinnelle
coupe d’une IRM fonctionnelle

Les techniques d’exploration du cerveau.
L’électroencéphalographie est la technique la plus ancienne et la plus simple. L’activité électrique du cerveau peut être détectée à sa surface au moyen d’électrodes placées sur le crâne. Elle ne permet pas de localiser précisément les zones internes en activité, mais elle détecte les oscillations correspondant à l’activité globale avec une résolution de l’ordre de quelques centièmes de seconde. C’est ainsi qu’on peut distinguer les différents niveaux de conscience : éveil, sommeil lent, sommeil paradoxal, et les différents niveaux de coma.
La magnétoencéphalographie exige des techniques beaucoup plus lourdes, et elle est apparue beaucoup plus récemment. Toute variation du champ électrique crée un champ magnétique : l’activité électrique du cerveau fait donc apparaître des effets magnétiques, mais ceux ci sont extrêmement faibles, cent milliards de fois plus faibles que le champ magnétique terrestre, ce qui explique que leur détection exige des techniques extrêmement sensibles et des conditions de travail extrêmement rigoureuses : détecteurs refroidis à –269°C (4°K) ; blindage pour éliminer les champs magnétiques externes. La magnétoencéphalographie est souvent utilisée en association avec l’électroencéphalographie Elle concerne plus particulièrement la région superficielle du cerveau, le cortex.
La tomographie par émission de positons (TEP).Chaque tâche particulière effectuée par le cerveau met en jeu des zones spécifiques qui sont alors activées : plus grande consommation de glucose et d’oxygène, concentration plus élevée en neurotransmetteurs. Si par injection intraveineuse on introduit dans la circulation sanguine les substances correspondantes renfermant un atome radioactif, celles ci se concentrent dans la zone activée. Chaque désintégration de l’atome radioactif émet un positon (électron positif) qui au contact d’un électron négatif émet deux photons gamma dans des directions opposées. L’ensemble des désintégrations produites permet , par un traitement approprié, de construire l’image des zones activées. La précision de la localisation est d’environ 5 mm. Chaque prise d’image demande 90 secondes et peut être répétée toutes les 8 minutes.
Les techniques utilisant la résonance magnétique. (IRM) . L’hydrogène est l’un des constituants de l’eau et de la matière vivante. Chaque atome d’hydrogène se comporte comme un petit aimant. Placés dans un champ magnétique intense, tous les atomes d’hydrogène s’orientent selon ce champ. Si on les excite par un champ oscillant secondaire, chaque atome réagit différemment selon son environnement immédiat. L’intégration de toutes ces résonances permet d’obtenir une image du cerveau ou de tout autre organe coupe par coupe en quelques minutes (quelques secondes pour chaque coupe) avec un résolution d’un millimètre. C’est donc la meilleure technique pour obtenir des images anatomiques du cerveau et pour la détection de tumeurs ou de lésions.
coupe par IRM
Une variante, l’IRM fonctionnelle (IRMf) , permet de suivre l’activité du cerveau au cours d’une tâche particulière. Elle utilise la différence de réponse magnétique entre l’oxyhémoglobine et la désoxyhémoglobine. Lorsqu’une zone du cerveau est plus active, la concentration en désoxyhémoglobine augmente. L’IRMf permet donc de déceler cette activité et de dresser une carte des zones actives. La résolution est d’environ 3 mm et s’obtient en quelques secondes. Cette technique a l’avantage de n’exiger aucune injection de substance étrangère.
A l’exception de l’électroencéphalographie, toutes ces techniques nécessitent un matériel lourd et beaucoup de contraintes pour le sujet : immobilisation en position assise ou allongée, isolement dans un appareillage encombrant , injection de substances radioactives pour la TEP, bruit intense pour l’IRMf. En compensation, ces techniques ont permis des progrès considérables dans la compréhension du fonctionnement du cerveau.
Le cerveau en action.
Le cerveau est connecté par le système nerveux avec tout le corps dont il reçoit des informations et dont il commande ou contrôle toutes les fonctions ; Il reçoit des informations de l’extérieur par les organes des sens : vision, audition, toucher…Ses différentes aires sont spécialisées et en même temps interconnectées. L’ensemble est constamment actif, mais l’activité est plus intense dans les aires où une tâche particulière s’accomplit.
Les informations visuelles et auditives par exemple sont analysées, reçues par une aire spécialisée du cortex et dirigées vers le cortex frontal , siège de la conscience, par l’intermédiaire du thalamus.
La vision.

cônes et bâtonnetsLa lumière qui forme les images sur la rétine est transformée en influx nerveux par des cellules photosensibles, les cônes et les bâtonnets. Il existe trois sortes de cônes sensibles respectivement au bleu, au vert et au rouge qui assurent la vision des couleurs ; ils exigent un minimum d’intensité lumineuse. Les bâtonnets , plus sensibles, mais indifférents aux couleurs, interviennent seuls en milieu faiblement éclairé.
De la rétine au cortex visuel, situé dans l’aire occipitale de l’hémisphère opposé, l’information visuelle subit différentes analyses : couleur, forme, mouvement des objets observés : c’est une véritable reconstitution qui parvient au cortex visuel, et de là au thalamus, puis au cortex frontal, après avoir été confrontée avec l’expérience et les connaissances déjà acquises et les intentions en vue d’une action. Il en résulte parfois des illusions d’optique : ambiguïté de certaines perceptions, reconstruction d’images virtuelles à partir d’éléments partiels non significatifs par eux mêmes. Tout ce traitement du signal visuel se fait en quelques centièmes de seconde, mais nous ne sommes conscients que du résultat.
le système visuel
L’audition.

Les vibrations sonores sont transformées dans l’oreille interne en influx nerveux qui est transmis au cortex auditif situé dans le lobe frontal. De même que les stimulations visuelles, les stimulations sonores sont analysées selon leurs différentes caractéristiques : intensité, hauteur du son, timbre, rythme
cerveau et audition
cortex auditifL’activité musculaire et la douleur. Les fibres musculaires sont reliées par des synapses particulières aux nerfs moteurs qui commandent leur contraction par l’intermédiaire d’un neurotransmetteur spécifique, l’acétylcholine. Les substances comme le curare et différents neurotoxiques qui neutralisent son action provoquent une paralysie. Ce système renseigne aussi le cerveau sur l’état contracté ou relaxé des muscles. Un réseau nerveux spécialisé est responsable des sensations de douleur, de chaud, de froid, de toucher, qui peuvent prévenir d’un danger éventuel.
aires sensorielle et motrice cortex somatosensorie

La mémoire.

C’est actuellement une fonction mal comprise, car elle n’est pas localisée dans un domaine spécialisé mais diffuse dans tout le cerveau. Cependant, certains organes comme l’hippocampe jouent un rôle essentiel dans le rappel des souvenirs. Il existe deux sortes de mémoires indépendantes et bien différentes : la mémoire à court terme ou mémoire de travail qui ne retient les informations à traiter que quelques dizaines de seconde : calcul mental, n° de téléphone à composer, et la mémoire à long terme qui peut retenir des souvenirs de la vie entière et toutes les connaissances acquises. La mémoire n’est pas la reproduction exacte de données enregistrée, mais une reconstruction plus ou moins fidèle et à chaque fois différente qui dépend de la disposition du cerveau au moment du rappel des souvenirs . Sous quelle forme la mémoire est elle conservée ? On pense actuellement qu’elle est liée à l’activité des synapses : une plus grande activité renforce le maintien des circuits qui permettent de recréer un souvenir, un affaiblissement entraîne l’oubli.
Le cerveau et la conscience.

De toute l’activité du cerveau qui brasse constamment une grande quantité d’informations, nous ne percevons qu’une très faible partie, la partie utile pour agir volontairement. Cette conscience occupe dans le temps une tranche d’une fraction de seconde à quelques secondes, temps nécessaire pour que ces données puissent être perçue et traitée consciemment. Cette zone de travail permet d’évaluer la situation et d’anticiper sur l’avenir immédiat, et de créer des objets mentaux, représentation d’objets réels, que nous pouvons imaginer saisir, manipuler, déplacer, par exemple faire entrer une clé dans une serrure, pour préparer l’action sur l’objet réel. Ces opérations mobilisent différentes zones du cerveau : cortex visuel, cortex moteur et toutes les aires qui participent à la mémoire, mais c’est le cortex frontal, où convergent les informations, qui joue le rôle central dans l’activité consciente.
Activités spécifiques du cerveau humain.
Le cerveau humain est construit sur le même modèle que celui des autres vertébrés, et en particulier celui des primates, mais le développement exceptionnel du cortex lui permet des opérations beaucoup plus élaborées dont le langage, le calcul et le raisonnement logique. Depuis quelques années, les techniques d’imagerie cérébrale ont permis de localiser les différentes aires mobilisées par ces activités.
Le langage.

La production et la compréhension du langage font intervenir différentes aires du cerveau, en particulier l’aire de Broca et celle de aire de brocaWernicke situées dans l’hémisphère gauche. Les lésions de l’aire de Broca rendent l’élocution impossible ou très perturbée, empêchant la construction de phrases cohérentes. Celles de l’aire de Wernicke ont pour effet un discours abondant mais dépourvu de sens. Ces aires sont activées par la reconnaissance passive des mots, mais non pour une production automatique de mots qui s’enchaînent comme la récitation des mois de l’année, de la succession des nombres, qui font intervenir plutôt l’aire motrice gauche.
aires du langage
La reconnaissance phonétique des mots ou leur signification activent des aires différentes. L’aire de Broca intervient plutôt dans la compréhension des phrases que dans la prononciation des mots. Des aires auditives différentes sont impliquées dans la perception de bruits, de sons purs et de mots. Nommer un objet ou expliquer son usage, nommer une personne, un animal, un outil, utilisent également des circuits différents. Par contre, une même aire est activée pour la lecture visuelle ou celle du Braille.
Les deux hémisphères du cerveau ont des fonctions distinctes. Cette dissymétrie apparaît déjà chez la grenouille, puis chez les oiseaux et les mammifères. Chez l’homme, c’est l’hémisphère gauche qui est essentiel pour la production et la compréhension du langage. Il est spécialisé dans les opérations abstraites, l’hémisphère droit au contraire dans les opérations concrètes, l’orientation spatiale et les émotions. Un sujet dont le corps calleux, seule communication entre les deux hémisphères, a été sectionné pour des raisons thérapeutiques, (dans certains cas d’épilepsie) et dont on a masqué l’œil droit, est incapable de dire s’il voit quelque chose : le message de l’œil gauche aboutit dans l’hémisphère droit, devenu indépendant de l’hémisphère gauche indispensable au langage. Cependant, la dissymétrie est moins tranchée chez les gauchers que chez les droitiers.
L’acquisition du langage se fait spontanément chez l’homme. Elle commence chez le jeune enfant par l’émission de sons sans signification, puis par l’acquisition progressive de la langue de l’entourage. La facilité d’apprentissage spontané disparaît vers 7 à 10 ans. Une langue apprise plus tard fait intervenir d’autres mécanismes. et ne s’acquiert pas aussi facilement.
L’écriture est apparue beaucoup plus récemment. La lecture n’est pas une activité spontanée et doit être apprise en utilisant des aires du cerveau destinées à d’autres tâches. Il existe deux sortes d’écritures qui font appel à des mécanismes cérébraux différents : l’écriture alphabétique, qui représente plus ou moins fidèlement les phonèmes du langage parlé, et l’écriture idéographique qui représente les mots par des symboles. La dyslexie n’apparaît évidemment que pour l’écriture alphabétique.
Le calcul.

Des animaux comme les oiseaux, les rats, peuvent différencier des ensembles renfermant jusqu’à 4 ou 5 objets ou êtres vivants. Le cerveau humain dispose de deux voies qui permettent des opérations beaucoup plus performantes:  une approximation globale qui donne un ordre de grandeur plus ou moins correct et qui fait intervenir les lobes pariétaux, et un dénombrement exact qui s’exprime par des chiffres ou par un nom de nombre qui dépend de la langue utilisée. Ce dénombrement permet des opérations arithmétiques et fait intervenir l’hémisphère gauche.
Les opérations numériques simples semblent peu dépendantes du traitement du langage et font intervenir les aires pariétales droite et gauche, ainsi que le cortex visuel. Les opérations simples stockées en mémoire (2+3 ou 2 x 3) ne demandent pas de travail de calcul. Addition et multiplication impliquent des mécanismes différents faisant intervenir les cortex pariétal et frontal gauches ; l’aire de Broca n’est pas concernée. La soustraction fait intervenir également l’hémisphère droit.
Dans le calcul mental, le résultat n’est pas connu d’avance et exige un travail plus long avec des risques d’erreur. Le cortex visuel retient les opérations intermédiaires et la mémoire verbale peut aussi intervenir. Des calculs mentaux complexes impliquent les aires postérieures droite et gauche et l’aire frontale gauche. Certains calculateurs prodiges utilisent largement l’hémisphère droit en relation avec la mémoire à long terme.
Le raisonnement logique. La méthode d’étude consiste à confronter le sujet avec différents syllogismes déductifs ou inductifs, vrais ou faux.
Exemple de syllogisme vrai :
.Tous les hommes sont mortels.
.Socrate est un homme.
.Socrate est mortel.
Exemple de syllogisme faux :
.Tous les primates sont des créatures sociales.
.Aucun homme n’est une créature sociale.
.Tous les hommes sont des primates.

Le sujet doit décider si la conclusion est en accord avec les deux premières propositions. Le syllogisme inductif excite des zones plus importantes que le syllogisme déductif, et en partie différentes. Les zones activées sont essentiellement situées dans l’hémisphère gauche, y compris l’aire de Broca et d’autres régions frontales et temporales. Dans certains essais, la conclusion du syllogisme est en contradiction avec les croyances ou les connaissances du sujet .
Exemple :
Tous les animaux familiers sont des caniches.
Tous les caniches sont vicieux.
Tous les animaux familiers sont vicieux.
Dans ce cas , où il y a conflit avec les connaissances et les sentiments du sujet, le cortex droit intervient. C’est en effet le cortex droit qui participe aux émotions. Un exemple célèbre est celui de Phineas Gage, un ouvrier américain qui en 1848 avait été victime d’un grave accident provoqué par une barre à mine qui lui avait transpercé le crâne et le lobe frontal droit. Fait très étonnant, il recouvra rapidement ses facultés physiques et intellectuelles, mais son caractère changea complètement. Très estimé avant son accident, il devint irresponsable, grossier et capricieux et vécut en vagabond jusqu’à sa mort en 1860.
Les états de conscience. Tous les résultats précédents qu’ont permis les techniques d’imagerie cérébrale ont été acquis depuis une dizaine d’années. Ils sont encore très partiels ; les études se poursuivent et apporteront certainement de nouvelles connaissances. Ils montrent que nous ne sommes conscients que du résultat d’opérations extrêmement complexes effectuées par le cerveau. Cette conscience peut être passive : observation des informations visuelles et auditives, ou plus ou moins volontairement dirigées vers un objet précis. Elle comporte aussi des rappels de souvenirs , un travail de réflexion, et par dessus tout la conscience de soi, de notre individualité comme de notre pensée.
Le cerveau commande aussi des comportements automatiques inconscients innés ou acquis par habitude. Dans les études actuelles, l’état de repos conscient est considéré comme l’état de référence auquel s’ajoutent les activités liées aux différentes tâches, mais il existe d’autres états que l’état d’éveil : le sommeil profond et le sommeil paradoxal.
image TEP du cerveau au repos zones actives dans le repos conscient
L’électroencéphalographie permet de différencier ces états par des oscillations électriques caractéristiques :
L’état d’éveil au repos : ondes alpha de 8 à 13 Hz (1Hz = 1 Hertz, soit 1 oscillation par seconde).
L’état d’éveil actif : ondes béta , plus irrégulières et supérieures à 13 Hz.
Le sommeil profond : ondes théta lentes de 4 à 7 Hz.
Le sommeil paradoxal. Cet état se reproduit plusieurs fois au cours d’une nuit. Il se caractérise par une inertie musculaire, des rêves, des mouvements oculaires importants et une activité du cerveau analogue à celle de l’éveil mais désordonnée. Tous ces états sont commandés par le tronc cérébral, l’hypothalamus et le thalamus, qui établissent ou interrompent des connections entre les différentes parties du cerveau, en particulier le cortex frontal. Il existe aussi des états pathologiques : l’état végétatif où le sujet conserve le cycle veille- sommeil, réagit à des stimulus douloureux, mais ne donne aucun signe de perception ou d’action consciente.
Les différents niveaux de coma vont du coma léger au coma profond, où le cerveau conserve une activité réduite. Le coma dépassé correspond à une cessation complète d’activité du cerveau et à la mort cérébrale.
Toutes les connaissances acquises sur le cerveau et son fonctionnement , en particulier les plus récentes, constituent un progrès considérable mais sont très loin d’avoir tout expliqué. Si la résolution la plus précise que donne l’imagerie cérébrale est de l’ordre du millimètre, il ne faut pas perdre de vue qu’un millimètre cube de cerveau renferme de l’ordre de 100 000 neurones dont chacun joue un rôle spécifique et est capable de réagir en un millième de seconde. Les différentes tâches dont on a pu localiser approximativement le fonctionnement : voir, parler, faire un geste, un calcul, rappeler un souvenir, ne sont que les actes élémentaires de notre vie psychique dont nous ne savons donner qu’une description superficielle comme le font les psychologues.

Le cerveau et l’évolution.
fabrication du cerveauLe cerveau humain n’est pas apparu tel quel spontanément ; c’est le résultat d’une évolution qui a commencé dès l’apparition de la vie la plus primitive. Les mécanismes fondamentaux de la cellule vivante, y compris la transmission des gènes, se retrouvent dans nos neurones. Le neurone lui même apparaît dès les premières formes de vie animale. Un ver par exemple (Caenorabditis) , ne dispose que de 302 neurones, alors que la drosophile, mouche du vinaigre, en possède environ 250 000 et l’homme une centaine de milliards. Les invertébrés n’ont pas de véritable cerveau, mais un ensemble de ganglions nerveux. La première ébauche de cerveau apparaît chez les poissons, et le notre n’en est qu’une forme plus développée.

L’importance du cerveau n’est pas du tout proportionnelle au nombre de gènes d’une espèce :
Levure 6000 gènes
Ver 18000
Drosophile 13000
STADE DE D2VELOPPEMENTHomme 30000
Chaque gène n’a qu’une fonction : programmer la synthèse d’une protéine. Le génome d’une espèce est donc bien loin de pouvoir programmer tous les détails d’un individu achevé et en particulier de son cerveau. Le développement de la cellule initiale, l’œuf, produit par divisions successives des cellules d’abord indifférenciées qui peu à peu vont se spécialiser. Possédant toutes la totalité du génome, elles l’utilisent différemment selon leur fonction ; certaines deviennent des neurones. La première ébauche du système nerveux est une plaque qui se transforme en tube dont une extrémité deviendra le cerveau. Le développement des neurones et de leurs connexion se fait en grande partie au hasard, et deux vrais jumeaux, qui ont exactement le même génome, n’ont jamais deux cerveaux identiques.
Le génome humain renferme un grand nombre de gènes communs à toutes les espèces vivantes ( plus de 1000) , et en particulier à tous les vertébrés. Avec le chimpanzé, espèce la plus proche de l’homme, les gènes communs représentent plus de 99% du génome. Les différences d’aptitudes semblent liées au fait que les mécanismes qui contrôlent la croissance du cerveau permettent à l’homme de disposer d’un temps nettement plus long pour son développement et son apprentissage : la capacité crânienne de l’homme est multipliée par 4,3 après la naissance et seulement 1,6 pour le chimpanzé. Ce dernier a acquis 70% de la capacité de l’adulte à 1 an contre 3 ans pour l’homme.
Le développement du cerveau multiplie le nombre de neurones et de synapses, mais s’accompagne aussi de la mort d’un certain nombre d’entre eux avant même la naissance. Cette élimination est indispensable pour assurer un fonctionnement normal du cerveau.
cône de croissance d’une fibre nerveuse
Si le génome ne transmet que le minimum d’informations pour aboutir à un individu complet et à son cerveau, et que le hasard joue un grand rôle dans son développement, il est surprenant qu’un grand nombre de comportements innés indispensables apparaissent indépendamment de tout apprentissage. Par exemple, la crainte des serpents paraît commune à tous les mammifères. On ignore encore comment se fait cette transmission.
Particularités du cerveau humain.

Ce qui semble caractériser le cerveau humain est sa grande disposition à l’abstraction. Ne se limitant pas aux informations immédiates fournies par son corps et par l’extérieur, il peut recréer plus ou moins fidèlement le passé, anticiper le futur et travailler sur des notions abstraites. Il cherche constamment à trouver des interprétations , des explications aux faits, aux « pourquoi ? » et aux « comment ? ». Il trouve une satisfaction à tout expliquer tout de suite, mais comme la véritable explication lui échappe bien souvent, il peut se contenter de mythes, de croyances invérifiables. N’ayant qu’un pouvoir limité pour agir sur le réel, il se rattrape sur des symboles et se persuade facilement de posséder des pouvoirs imaginaires.
A un stade plus évolué, il substitue des mots abstraits aux choses concrètes, et c’est ainsi que se bâtissent des systèmes philosophiques qui prétendent représenter le réel et le maîtriser. Toutes ces tentatives intellectuelles aboutissent à des échecs, alors que des techniques empiriques élaborées au contact de la réalité concrète permettent de progresser, conduisant finalement à la méthode expérimentale qui seule permet un progrès des connaissances par la confrontation constante des théories et des faits observables, de l’abstrait et du concret.
Malgré leurs succès, les sciences expérimentales rebutent, car leur approche n’est pas conforme aux tendances spontanées de la pensée qui préfère l’imaginaire sans contrainte et sans contrôle . L’objectivité n’est pas la vertu dominante de l’esprit humain. Celui ci, modelé par l’évolution pour permettre une survie précaire de l’espèce dans un milieu hostile a dépassé cet objectif sans subir de transformation et en gardant une agressivité excessive : notre cerveau ne diffère pas de celui de nos prédécesseurs du Paléolithique, mais il a acquis l’écriture, des connaissances, créé des techniques de plus en plus élaborées, et réalisé quelques uns de ses rêves:  traverser les océans, voler, aller dans la Lune.
L’homme est il un animal raisonnable ? Héritier de ses plus lointains ancêtres animaux, l’homme dispose d’abord des pulsions indispensables pour survivre et perpétuer l’espèce. Le développement exceptionnel de son cerveau lui a permis de créer des cultures, des techniques élaborées, mais, plus spontanément raisonneur que raisonnable, il développe plus volontiers des arguments propres à justifier ses croyances et ses intérêts qu’à rechercher l’objectivité qui est pourtant le meilleur usage qu’il puisse faire de son cerveau.
REFERENCES
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L’Homme de vérité. (2002).
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Juillet 2003. L’empathie ou l’émotion partagée.
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Hors série Janvier- Mars 2003. Alzheimer, cerveau sans mémoire.
Mai 2003 p. 67. La musique et le cerveau.
Juillet- Août 2003. N° spécial : Les frontières de la conscience.