Le cerveau

Le cerveau est l'organe le plus sophistiqué au monde. Pourtant, les nouvelles techniques d'imagerie nous permettent de percer ses mystères. On est aujourd'hui capable de localiser chaque fonction vitale, et même nos émotions.



Coupe horizontale, coronale, et sagittale d'un cerveau humain. © NSF

Le toucher
Partout sur notre peau, se trouvent des récepteurs tactiles appelés mécanorécepteurs. Sensibles à la force, à l'intensité, à la chaleur, ils sont très inégalement répartis. Au bout de nos doigts ou sur les lèvres, la densité des mécanorécepteurs est très forte, dans le dos, elle est très faible.

La douleur est véhiculée par des fibres différentes, plus fines et plus faciles à neutraliser par un anesthésique local. Alors que toutes les sensations aboutissent dans le cortex, ce dernier est insensible à la douleur.

Le centre de la douleur se trouve en effet dans le thalamus (au milieu du cerveau). Pour parvenir au cerveau, l'influx nerveux coit franchir un "neurone-porte". Lorsque ce neurone est actif, la porte est fermée et les sensations ne parviennent plus jusqu'au cerveau. Or l'excitation prolongée des fibres fines inhibent le neurone-porte et favorisent donc son ouverture. Au contraire, les grosses fibres stoppent la douleur.


La vision
Les informations visuelles arrivent à la rétine sous forme de lumière. Les cellules réceptrices (les cônes et les bâtonnets) traduisent ces informations en influx électriques par l'intermédiaire des nerfs optiques. Elles sont ensuite acheminées vers le cortex occipital pour être décodées. Le cortex visuel possède des aires indépendantes pour la couleur, la forme, le mouvement…

L'une d'elle est par exemple spécialisée dans la perception du mouvement. Pour ces cellules, le déplacement d'un objet est plus important que la nature de cet objet.

Il existe deux voies principales de traitement de l'information visuelle : la voie ventrale, celle de l'identification de l'objet ("qu'est-ce que c'est"), et la voie dorsale, celle de la position de l'objet ("où est-ce"). La voie dorsale serait aussi celle des réactions associées à un stimulus visuel, car en relayant les informations spatiales, elle permet l'interaction avec notre environnement.


L'audition
Les sons sont captés par le tympan sous forme de vibrations. Dans l'oreille interne, des cellules munies de cils microscopiques excitent le nerf auditif arrivant au lobe temporal. Chaque hémisphère a une manière différente de traiter l'information. Le cortex gauche est plutôt chargé de l'identification des sons, tandis que le cortex droit est spécialisé dans la qualité et l'intensité musicale. Le langage suit lui une voie spécifique.



Le goût et l'odeur
Bien que différents, ces deux sens sont étroitement liés. En effet, la perte de l'odorat entraîne immanquablement une perte du goût. Les informations sont transférés directement dans l'aire préfrontale. Sensations les plus primaires, elles sont en interaction avec les zones de l'émotion, et subissent peu de traitement analytique. Cependant, les goûts et les odeurs semblent être des données très importantes pour la mémoire : des expériences avec des étudiants ont montré qu'en associant une odeur à un mot, leur capacité de mémorisation était accrue de 20%.

Le langage n'est pas traité par les mêmes zones du cerveau selon sa nature : la lecture va activer la zone de la vision (lobe occipital), alors que les paroles vont activer la zone de l'audition (lobe temporal). On constate aussi que le cerveau travaille plus pour la compréhension orale que pour lire un texte.

La tomographie à émissions de positrons (TEP) permet de visualiser les zones actives (en jaune) lors du travail du cerveau.
© Marcus Raichle, Washington University

Les deux aires principales du langage ont été parmi les premières à être identifiées. C'est Broca et Wernicke, qui en examinant des cerveaux d'aphasiques, remarquèrent que ces derniers présentaient des lésions cérébrales identiques.

Chez 95% des gens, ces deux zones se situent dans l'hémisphère gauche.


La compréhension
Le processus permettant de donner un sens à des paroles est très complexe. Le cerveau doit d'abord distinguer le langage des bruits environnants, dirigés vers d'autres zones. Logiquement, les zones chargées de la reconnaissance vocale sont situées à proximité du cortex auditif. Ce dernier est incroyablement spécialisé.

Des neurologues ont ainsi identifié une petite zone proche de l'aire de Wernicke chargée exclusivement de la reconnaissance des consonnes ! Une fois le discours identifié, il est découpé en mots. C'est dans l'aire de Wernicke que ces derniers vont être reconnus et analysés.

Le "parler"
La "production" de langage est elle située à un atout autre niveau, celui de la zone de Broca. A l'arrière du lobe frontal, la zone de Broca côtoie la partie du cortex qui agit sur les mouvements de la langue et de la mâchoire, qui permettent d'articuler. Le langage s'acquiert naturellement pour peu que l'on soit suffisamment exposé. L'apprentissage des langues étrangères par exemple est beaucoup plus aisé si l'enfant est dans un milieu où l'on parle plusieurs langues. Mais plus le temps passe, et plus les circuits permettant la reconnaissance des mots s'atrophie. D'ailleurs chez les adultes, la langue maternelle et les langues étrangères ne sont pas traitées dans les mêmes zones du cerveau.

La lecture et l'écriture, contrairement à la parole, ne font pas intervenir les zones du langage. Elles utilisent les mêmes mécanismes que la vision (ou le toucher pour le braille, par exemple).

Certains types de dyslexie sont attribués à une défaillance de connexion entre l'aire de Wernicke (compréhension) et l'aire de Broca (énonciation).

Contrairement aux autres affections du cerveau, pour la plupart d'origine vasculaire, la maladie d’Alzheimer se caractérise par une altération des cellules cérébrales. Au début, les patients ont de simples troubles de mémoire, mais peu à peu ils perdent toutes leurs capacités intellectuelles et ne parviennent plus à communiquer.

Sur cette image, on voit nettement le rétrecissement de la substance blanche et grise, qui peut aller jusqu'à 50%.
© AHAF / Benchmark Groupe

Le cerveau humain peut enregistrer environ un million de milliards de bits, soit infiniment plus que n'importe quel ordinateur. Mais à la différence de ce dernier, la mémoire humaine est sélective : elle ne garde que les informations potentiellement utiles.

Mémoire à court et à long terme
Deux types de mémoires coexistent selon la durée pendant laquelle le cerveau doit garder les informations. La mémoire à court terme, aussi appelée "mémoire de travail", nous permet de retenir quelque chose pendant quelques secondes (un numéro de téléphone par exemple), alors que la mémoire à long terme est constituée des souvenirs accumulés sur des années.

L'hippocampe, clé de la mémoire
Cet organe joue un peu le rôle d'une "imprimante", en faisant passer les données de la mémoire à court terme vers la mémoire à long terme. Il faut tout d'abord acquérir les données à "enregistrer" : c'est chaque zone spécifique qui va s'en charger, en fonction de la nature de l'information (image, son, odeur…). Mais l'hippocampe ne peut pas "stocker" les souvenirs. Ces derniers sont donc conservés dans le cortex (lobe pariétal, temporal et occipital).

La mémoire associative
L'hippocampe intervient à nouveau lorsqu'il s'agit de rassembler différents éléments ; c'est la mémoire "associative". C'est ce même mécanisme qui entrerait en jeu lors des rêves : l'hippocampe incorporerait des événements récents à d'autres formes d'informations. A très long terme, la mémoire parvient pourtant à se passer de l'hippocampe. Comment ? Les souvenirs sont des groupes de neurones qui s'excitent ensemble à chaque activation. Plus il est activé, et plus le circuit va devenir indépendant, et les connexions entre les cellules permanentes.

C'est le cas pour la parole, par exemple, ou pour la mémoire procédurale (marcher, faire du vélo…), localisée dans le cervelet et le cortex moteur (normal : au plus près des zones d'action concernées). Un souvenir est d'autant plus facile à retrouver que ses connexions sont nombreuses.

La mémoire spatiale demeure elle confinée dans l'hippocampe. Des cellules spécialisées présentes uniquement dans cet organe sont seules susceptibles de recréer une sorte de "carte mentale" de l'espace.

L'amnésie
Pour être stockée dans la mémoire à long terme, les informations vont suivre tout un circuit transitant par différentes zones du cerveau. Si une des ces zones est altérée apparaît une amnésie et une impossibilité à stocker toute nouvelle information. Une des causes classiques est une carence en vitamine B1, comme on peut le voir dans l'alcoolisme chronique ("syndrome de Korsakoff").

La maladie d'Alzheimer, qui se manifeste par une perte progressive des capacités mémorielles, commence par une diminution de volume du quart de l'hippocampe. Puis ce sont les neurones de la zone limbique (qui s'occupent de faire le lien entre la mémoire à court terme et la mémoire à long terme) qui sont endommagés (voir l'image) Quand aux amnésies passagères, non liées à une lésion, les chercheurs pensent qu'elles seraient dues à une insuffisance temporaire de la circulation sanguine dans le tissu cérébral.

L'axone sert à véhiculer l'information aux autres neurones : la cellule envoie un signal électrique qui se propage le long de l'axone, à une vitesse de 1 à 100 m par seconde selon le type de fibre nerveuse.

Au bout, le signal doit franchir une synapse, la zone de contact entre deux neurones. Et là, il y a rupture du potentiel électrique. C'est donc un mécanisme chimique qui prend le relais.

Libérée dans l'espace synaptique, la substance chimique (appelée neurotransmetteur) agit sur les récepteurs de la membrane du neurone-cible. Si le neuromédiateur est le bon (il en existe une centaine), le récepteur s'ouvre. Un peu comme une clé ouvrant une serrure.

C'est au cours du développement embryonnaire que se construit le cerveau : 250 000 neurones se créent chaque seconde chez le fœtus ! Mais dès 25 ans, le nombre de neurones baisse inexorablement à raison de 100 000 en moins par jour. Car contrairement aux autres cellules, les neurones ne se renouvellent pas. Mais pas de panique ; nous ne devenons pas pour autant plus bêtes, car le cerveau développe des circuits alternatifs pour compenser ces pertes.

Un réseau complexe
Le cerveau ressemble à un immense réseau de fils électriques. Tous ces fils sont en fait les "queues" des neurones, l'élément de base du cerveau. Notre cerveau en contient plus de 100 milliards, dont chacun communique avec 10 000 autres de ses voisins.

Les neurones sont des cellules comme les autres, mais ont une forme assez originale : à partir d'un corps central (10 à 50 millièmes de millimètres) partent des "bras", les dendrites, et une "queue", l'axone. Mais contrairement à ce que l'on pourrait croire, les corps cellulaires et les axones ne sont pas mélangés : les neurones constituent la "matière grise", alors quel le réseau d'axones constitue la "matière blanche", une sorte de faisceaux de câbles.

Un réseau complexe
Les informations circulent dans les neurones par influx électrique (voir le schéma). Pour que le signal se propage, il faut que le potentiel électrique atteigne un certain seuil. Or il existe des synapses excitatrices et inhibitrices : les synapses excitatrices accentuent l'amplitude électrique, et les synapses inhibitrices le modèrent. Pour atteindre le seuil de déclenchement du signal, il faut au moins 40 synapses excitatrices actives en même temps.

Le cortex constitue la majeure partie de la surface extérieure du cerveau. Sa surface est d'environ 1500 à 2000 cm², soit l'équivalent d'un à deux pages de journal.

Au centre du cerveau se situe une boucle de matière blanche appelée "corps calleux". Constitué de plus de 200 millions de fibres, c'est un pont entre les deux hémisphères.

Au centre du cerveau, on trouve des "noyaux" de matière grise : le thalamus, relais des grandes voies sensorielles de nos cinq sens, et l'hypothalamus, centre de nos principales pulsions (comme la faim, la soif…). Les neurones de l'hypothalamus, contrairement aux autres neurones, ne libèrent pas de neuromédiateurs lorsqu'ils sont excités, mais des hormones, substances chimiques circulant dans le sang. Du coup, l'hypothalamus contrôle le système hormonal de tout le corps humain.

Les hémisphères cérébraux sont eux-mêmes subdivisés en cinq lobes cérébraux : le lobe frontal, le lobe pariétal, le lobe temporal, le lobe occipital, et le cervelet

Un ou deux cerveaux ?
Presque la totalité des fonctions mentales sont latéralisées, c'est-à-dire qu'elles sont traitées dans un seul hémisphère du cerveau. On ne sait pas encore précisément pourquoi, mais il semble que l'information essaye de passer par de multiples chemins différents et qu'un seul aboutit au bon résultat.

Chaque hémisphère traite donc l'information selon sa spécialité, puis transmet sa décision à l'autre moitié du cerveau. Mais si il manque quelques millièmes de seconde, un hémisphère peut prendre la décision unilatéralement : cela peut être à l'origine de trous de mémoires, de confusion entre deux objets, ou d'un trouble émotionnel.

Autre bizarrerie : la plupart des informations sensorielles sont traitées par l'hémisphère opposé à celui qui les a reçues. Par exemple, pour tendre la jambe droite, c'est l'hémisphère gauche qui déclenche le mouvement. Seul l'odorat fait exception à cette règle.

Aujourd'hui les scientifiques tendent à trouver une explication biologique à tous les comportements humains : les TOC (troubles obsessionnels compulsifs) seraient dus à une hyperactivité du lobe frontal, l'obésité à un dérèglemement de l'hypothalamus, les phobies à un mauvais trajet du circuit neuronal... Pour autant, le cerveau est tellement complexe qu'il serait illusoire de trouver une explication unique à un phénomène.

Plus de 50 neurotransmetteurs agissent dans le cerveau. De plus, leurs effets diffèrent selon la zone d'activation. Voici les plus importants.

Dopamine

Elle contrôle la stimulation de plusieurs zones du cerveau, et joue en particulier un rôle primordial dans la motivation physique.
Une importante carence en dopamine (comme dans la maladie de Parkinson), peut rendre impossible certains mouvements. Inversement, un excès de dopamine déclencherait des hallucinations et un état schizophrène. C'est notamment le mécanisme impliqué avec la cocaïne, qui empêche la recapture de la dopamine et accentue donc son action. La nicotine aussi provoque aussi une augmentation de la transmission dopaminergique.

Sérotonine

"Molécule du bonheur", elle a un effet essentiel sur l'humeur et l'anxiété : à concentration élevée, elle rend optimiste et serein. De nombreux anti-dépresseurs comme le célèbre Prozac renforcent donc son action. Elle aurait également des effets sur le sommeil, la douleur, l'appétit et la pression artérielle. L'Ecstasy et le LSD par exemple accroîssent fortement le taux de sérotonine.

Acétylcholine

C'est le premier neurotransmetteur qui a été découvert. Elle entre en jeu dans les aires du cerveau associées à la mémoire, l'attention, l'apprentissage. On note d'ailleurs une carence en acétylcholine chez les patients atteints de la maladie d'Alzheimer.

Adrénaline

Elle agit comme un stimulant physique et mental. Elle accélère la vitesse de la respiration, dilate les pupilles et accroît le rythme cardiaque. Mais en excès, elle rend nerveux et peut entraîner la paranoïa.

Glutamate

C'est le neurotransmetteur le plus courant (1/3 des transmissions synaptiques). Une carence en glutamate entraîne donc des difficultés d'apprentissage et de mémorisation à long terme.

Endomorphine

Elle atténue la douleur, diminue la nervosité et donne une sensation de bien-être. Mais elles ralentissent aussi certaines fonctions vitales comme la respiration et entraîne des dépendances. C'est notamment la substance stimulée par les drogues comme l'opium ou l'héroïne. Mais on a noté que le sucre ou les graisses libèrent aussi de l'endomorphine !

Le CT Scan (computerized tomography)

Permet une image tridimensionnelle du cerveau. Pour observer des lésions ou tumeurs.


IRM

Permet des coupes axiales, sagittales, ou coronales. Pour observer le tissu nerveux, les malformations, les problèmes vasculaires.


IRM fonctionnelle

Mesure l'augmentation du débit sanguin, donc de l'activité cérébrale. C'est la technique la plus utilisée mais la plus chère.


EEG (électroencéphalographie)

Mesure donc l’activité cérébrale grâce à des électrodes collées à la surface du cuir chevelu. Pour observer des tumeurs cérébrales, des lésions, des caillots ; pour détecter des migraines, des troubles épilectiques.


MEG (magnétoencéphalographie)

Même technique que l'EEG mais par l'intermédiaire de champs magnétiques.


TEP (tomographie par émission de positons)

Reconstitue l'activité fonctionnelle du cerveau, et permet de détecter des tumeurs ou des caillots. On peut aussi suivre le parcours de substances chimiques comme les neurotransmetteurs.


La spectroscopie par résonance magnétique

Analyse la composition biochimique du cerveau. Permet un diagnostic précis, par exemple pour différencier un tumeur d'un abcès infectieux.

ah ce topic ils est pour nous les blondes

nan serieux merci nouch' de bonnes choses a savoir

En Israël, des scientifiques sont parvenus, pour la première fois, à établir une carte olfactive de 250 produits odorants.


Erik Sampers / Ask Images
Prélèvement par sonde d'une effluve d'orchidée. la perception des odeurs obéit à des règles universelles.

On sait depuis longtemps mesurer la musique en fonction de la fréquence des sons, mais comment mesurer la note « poivrée » d'un parfum ? Contrairement aux vibrations sonores, les odeurs ont jusque-là résisté à toute tentative d'étalonnage. Or des neurobiologistes et des mathématiciens de l'Institut Weizmann, en Israël, sont parvenus, pour la première fois, à établir une « carte » olfactive de 250 produits odorants.

Ils ont d'abord dressé la liste des molécules entrant dans leur composition et les ont disposées dans un espace en trois dimensions sur ordinateur. En reliant par des traits les différentes molécules associées à chaque produit, ils ont obtenu une forme géométrique correspondant à son odeur. Ces diagrammes ont ensuite été comparés aux images observées au scanner dans les cerveaux d'humains ou d'animaux de laboratoire lorsqu'on leur fait sentir la substance. Résultat : les odeurs qui apparaissent les plus proches sur la carte « éclairent » des réseaux de neurones similaires, quelle que soit l'espèce, humaine ou animale. L'expérience prouve que, contrairement à une idée reçue, l'odorat n'est pas subjectif et qu'il existe bien des règles universelles, inscrites dans le cerveau, gouvernant la perception des odeurs. Reste maintenant à situer la madeleine de Proust sur la carte.

Par Gilbert Charles - publié le 12/06/2008-L' Express.

La grande deccouverte de Nounouch : Le cerveau n ' est pas un mythe !

j'etais sure avant de lire que tu avais mis un jeu de mot

Je n ' ai pas dit qu ' elle avait des mites dans le cerveau à force de ne pas s ' en servir hein ! Puisqu ' elle n ' en possède pas la question ne se pose pas !

l ENFFFFFFFFFFFFF........