Organe principal de notre système nerveux, le cerveau recèle encore de nombreuses zones d’ombre, malgré les grandes avancées réalisées dans le domaine des neurosciences. Cette tour de contrôle de l’être humain, qui régit nos gestes comme nos émotions, notre langage ou nos sens, est loin d’avoir livré tous ses secrets. Pour tenter d’y voir un peu plus clair dans les méandres de notre cortex, Le Dr Frédéric Sedel, neurologue à la Pitié-Salpêtrière et auteur de Le Cerveau pour les nuls, nous livre les clés de cette éponge du savoir.
« Il a été prouvé scientifiquement que ne pas stimuler son cerveau augmentait de façon sensible le risque de maladie d’Alzheimer. »
Comment est composé le cerveau humain ? Quelles en sont les principales régions ?
Si l’on analyse le cerveau dans sa globalité, il convient tout d’abord de le scinder en différentes parties. Il y a, tout d’abord, le cerveau postérieur, partie arrière ou basse qui est la plus ancienne sur le plan phylogénétique. Elle est constituée du tronc cérébral et du cervelet, qui se situe à l’arrière du cerveau (le cervelet joue un rôle majeur dans la coordination des mouvements en modulant et optimisant les informations provenant d’autres régions cérébrales, afin de les rendre plus précises. Il agit donc comme une sorte de “filtre” qui intervient et régule la contraction des muscles pour que les mouvements soient cohérents).
Dans le cerveau proprement dit, il existe deux hémisphères, le droit et le gauche avec, dans chacun d’entre eux, une dominance de certaines fonctions. Dans chaque hémisphère, on distingue quatre lobes. Le lobe frontal, qui est la partie la plus développée chez l’homme, et qui se trouve être la base de l’intelligence, du raisonnement. Le lobe pariétal, situé à l’arrière du lobe frontal, interprète les informations sensitives comme la programmation des gestes. Au niveau des tempes, le lobe temporal est impliqué dans l’audition et la mémoire. Enfin le lobe occipital (situé à l’arrière de la tête, en arrière du lobe pariétal et du lobe temporal) est surtout impliqué dans la réception et le décodage des informations visuelles.
Dans chaque hémisphère, ces quatre lobes sont reliés à des structures très profondes qui vont réguler leur fonctionnement. À la périphérie des lobes, il existe la substance grise, une sorte d’écorce qui contient les corps cellulaires des neurones. Plus profondément, on trouve la substance blanche où cheminent les fibres, c’est-à-dire les prolongements des cellules nerveuses. La substance grise existe aussi à l’intérieur du cerveau sous forme d’amas, « les noyaux gris centraux », qui vont aussi réguler l’activité du cerveau.
Quel est le rôle joué par les neurones ?
Les neurones sont l’unité de base du cerveau, la cellule noble qui va véhiculer l’information et la répercuter vers l’extérieur. Le neurone a lui-même cette organisation. Il va recevoir des informations par une partie que l’on appelle la dendrite, et dont il existe des centaines voire des milliers par neurones. Ces dendrites sont des sortes d’antennes. En fonction de l’information, le neurone va pouvoir à son tour renvoyer un message via l’axone, un prolongement unique, lui, qui va avoir des embranchements qui vont contacter d’autres neurones ou encore des cellules « effectrices » (par exemple, des cellules musculaires). La ou les cibles du neurone cible sont déterminées au cours du développement chez l’embryon. Le neurone reçoit des courants électriques de ses dendrites et, si cette électricité dépasse un certain seuil, cela va générer de l’électricité dans l’axone qui va ensuite émettre une information. Les signaux reçus par les neurones peuvent être inhibiteurs ou excitateurs.
Que sont les neurotransmetteurs et à quoi servent-ils ?
À l’intérieur d’un neurone, de la cellule nerveuse elle-même, les signaux circulent grâce à des canaux qui vont émettre de l’électricité. Quand un neurone doit communiquer avec un autre, l’électricité ne peut pas passer d’un neurone à un autre (c’est un peu comme si le câble était coupé !). Il faut un autre système permettant la communication entre neurones. Lorsqu’un signal électrique se propage dans un neurone et arrive à la terminaison de l’axone, cela déclenche la libération de « neurotransmetteurs » (qui sont des molécules comme le GABA, le glutamate, la glycine). Ces neurotransmetteurs vont passer d’un neurone à l’autre au niveau de la synapse. En général, un neurone ne contient qu’un type de neurotransmetteur. Les neurotransmetteurs, une fois libérés par le premier neurone, vont se fixer sur des récepteurs au niveau du second neurone. Ces récepteurs sont des canaux qui, en s’ouvrant sous l’effet du neurotransmetteur, vont déclencher un courant électrique.
Que sont les synapses ?
Les synapses désignent la zone où les deux neurones communiquent, c’est la zone où vont être libérés les neurotransmetteurs. Cet endroit est de quelques millionièmes de millimètre, les membranes presque collées. C’est donc dans cet espace quasiment clos que les neurones vont communiquer entre eux.
Si je veux soulever un objet, quel va être le processus qui va conduire le cerveau à l’exécution de mon geste ?
Il faut tout d’abord avoir envie de réaliser cette action, et ces raisons précises sont un peu mystérieuses. Pour schématiser, nous dirons que nous réagissons en fonction de stimuli extérieurs. À partir du moment où vous avez décidé d’effectuer cette action, cela va être répercuté dans le lobe pariétal (on le sait car des lésions dans ces zones font que le programme du geste a disparu). Ensuite, une fois que le programme fonctionne, l’ordre va être communiqué à un système assez simple qui part de l’aire motrice primaire (où se situent les neurones moteurs). Les neurones moteurs partent du cerveau et vont aller dans la moelle épinière. Au niveau de la moelle, un second neurone est connecté et va cheminer via les nerfs jusqu’au niveau du muscle que vous voulez aller stimuler pour réaliser le geste en question (l’axone ou fibre nerveuse du neurone varie entre 1 millimètre et un mètre de longueur).
Le monde scientifique connaît mal cet organe qu’est le cerveau. Quelles sont aujourd’hui encore les zones d’ombre qui demeurent ?
Il y a sûrement de nombreuses zones d’ombre qu’on ne soupçonne même pas ! Le monde scientifique commence à connaître assez bien les fonctions primaires du cerveau. Nous savons par exemple où se situent les zones du langage, de la vision, de l’audition… Après, comment naît une pensée, un sentiment amoureux, l’humour…, on ne le sait pas précisément. Il reste effectivement de nombreuses zones d’ombre concernant ces circuits-là. Tout ce qui est lié à l’esprit reste assez vague. Ces zones sont probablement très diffuses dans le cerveau, et je ne suis pas certain que l’on ait aujourd’hui les outils pour étudier ces fonctions.
Qu’est-ce que la matière grise ?
Contrairement aux idées reçues, la matière grise existe bien au sens premier du terme et, lorsque les anatomistes ont ouvert pour la première fois une boîte crânienne afin de disséquer le cerveau humain, ils se sont aperçu qu’il existait une zone grise, là même où se situe le cortex ou « écorce cérébrale ». (On désigne donc sous le nom de substance grise la partie des tissus du système nerveux central composée essentiellement des corps cellulaires et de l’arbre dendritique des neurones ainsi que de certaines cellules gliales.)
Pour quelles raisons le cerveau est-il plus à même d’emmagasiner de la connaissance chez l’enfant que chez l’adulte ?
Le cerveau du nouveau-né n’est pas fini d’être formé. Il continue en effet à évoluer pendant les six ou sept premières années de la vie. Au fil du temps, le cerveau va créer en permanence des connexions, et les neurones vont devenir de plus en plus efficaces, formant une sorte de gaine (la gaine de myéline) autour des axones pour que l’influx nerveux se propage de plus en plus vite. Non seulement l’enfant va devenir de plus en plus véloce, mais il va former en permanence de nouvelles connections. On peut donc dire qu’à la naissance, le cerveau est « livré » de façon un peu brute et ne cesse ensuite d’évoluer et de devenir de plus en plus réceptif aux informations qu’on lui transmet. Le cerveau, même chez l’adulte, continue à se modifier car il n’est pas figé.
On dit qu’un être humain n’utilise que 20% de ses capacités cérébrales. Est-ce vrai et à quoi correspondent les 80% restant ?
Cela fait partie des idées reçues car il n’y a aucune preuve réelle dans ce domaine. Le cerveau est formé de plein de cellules qui ne sont pas des neurones et qu’on appelle les cellules gliales. Ces cellules servent au fonctionnement des neurones et forment 80% du cerveau, d’où la mauvaise interprétation quant à l’utilisation que nous faisons de notre cerveau (les neurones sont 10 à 50 fois moins nombreux que les cellules gliales, seconds composants du tissu nerveux assurant plusieurs fonctions, dont le soutien et la nutrition des neurones).
Quelle est la part de l’inné et de l’acquis dans notre cerveau et dans le domaine de l’intelligence ?
Cette part est probablement la même pour tous les organes, mais bien difficile de la mesurer avec précision. Concernant le système musculaire, on note bien que les athlètes ne sont pas tous égaux, et la part de la transmission génétique joue là un rôle important. C’est la même chose pour le cerveau ! On dit par exemple qu’à peu près 50% des vrais jumeaux ont le même QI, même s’ils sont élevés dans des environnements très différents, ce qui laisserait penser qu’entre l’inné et l’acquis, nous sommes là sur du 50/50 !
Le cerveau régresse-t-il si l’on ne le stimule pas ?
Il a été prouvé que ne pas stimuler son cerveau accroissait de façon sensible le risque de maladie d’Alzheimer. Une profession intellectuelle ou qui demande un travail permanent du cerveau protège donc contre certaines dégénérescences. De toute évidence, après 60 ans, faire des efforts intellectuels est essentiel.
Existe-t-il des exercices afin de stimuler le cerveau ?
On a vu fleurir un énorme marché du jeu vidéo pour des logiciels, soi-disant capables de stimuler les fonctions cérébrales. Aucun résultat avéré n’a pourtant été prouvé, et rien ne permet de dire aujourd’hui qu’une stimulation du cerveau par le biais d’un jeu vidéo est plus efficace que la lecture d’un bon livre !
Comment fonctionnent les informations sensorielles ?
Il y a toute une petite mécanique qui, pour le goût par exemple, part des papilles linguales avec des organes récepteurs qui s’organisent par un système de relais. La langue est ainsi reliée à des neurones, puis un autre relais s’opère dans le tronc cérébral , qui va ensuite vers la zone du goût dans le cerveau pour stimuler certaines zones réceptrices. C’est organisé de la même manière pour tous les sens. Ces organes sont capables de transformer un stimulus (une information mécanique chimique ou physique qui vient de l’extérieur) en un message électrique. Le goût, par exemple, est déclenché par un message chimique (aliments sucrés qui contiennent du glucose, d’autres amers ou acides). En fonction de la chimie des molécules, vous allez activer tel ou tel récepteur. Puis, selon la localisation de ces récepteurs sur la langue ou le palais, vous allez transformer ces messages en électricité et ainsi former une carte géographique qui va se transmettre vers la région du cerveau réceptrice. Pour la vision par exemple, ce sont des ondes lumineuses qui vont activer des récepteurs au niveau de la rétine.
Qu’est-ce que la mémoire ?
Sur le plan neurologique, il y a différents types de mémoire. Celle désignée dans le langage courant n’est pas celle dont on parle au sens neurologique. Il y a tout d’abord le processus de mémorisation, qui permet de stocker des informations. Puis vient le processus de rappel, qui permet d’aller chercher une information. Entre le stockage et le rappel de cette information, ce n’est pas exactement le même circuit ! Celui qui va vous permettre de stocker des informations est appelé « circuit de Papez », qui fonctionne comme une sorte de bouton enregistreur [le circuit de Papez porte le nom de James Papez, le neuroanatomiste qui en publia la description anatomo-fonctionnelle en 1937. Or, ce circuit et son importance dans les émotions avaient déjà été rapportés, une trentaine d’années plus tôt, par l’un des fondateurs de la neurobiologie en Argentine, Christofredo Jakob,ndlr]. Dans les maladies de la mémoire, ce qui est touché, c’est la capacité à mettre en mémoire de nouvelles infos. Un patient atteint de maladie d’Alzheimer se souvient par exemple très bien de la date de son mariage, de son métier, de ses anciens collègues, de ce qu’est une blanquette de veau, mais est incapable de se souvenir de ce qu’il a fait la veille. Au cinéma, il est classique de voir un héros qui a perdu la mémoire et ne se souvient plus de son nom, de sa profession, de sa famille… Il faut savoir que ce type de phénomène n’existe pas dans la vraie vie. La perte de la mémoire due à des maladies neurologiques ne concerne que l’apprentisage de faits nouveaux. Mais les informations anciennes sont habituellement conservées.
Quelle est la relation entre cerveau et esprit ?
L’esprit est la partie immatérielle du cerveau. On se situe là typiquement dans les limites des neurosciences. On sort du domaine du palpable, du mesurable… L’esprit ou l’âme échappent à la neurologie et aux neurosciences.
Pendant la phase de sommeil, notre cerveau est-il en veille ?
Il fonctionne en effet au ralenti. Le sommeil est constitué de différentes phases durant lesquelles les ondes cérébrales sont plus ou moins lentes. On définit cinq stades de sommeil et, plus ce dernier est profond, plus l’activité du cerveau se trouve ralentie.
Dépression, Parkinson, Alzheimer… Comment ces maladies sont-elles des dégénérescences de notre cerveau ?
La dégénérescence signifie que les neurones meurent. Dans le cas de la dépression, les neurones ne meurent pas. Nous sommes là dans un problème de chimie que les antidépresseurs tentent de réguler. Dans les maladies telles que Parkinson ou Alzheimer, il y a des pertes, des parties du cerveau qui disparaissent. Pourquoi ces régions précises du cerveau dégénèrent, nous n’en savons hélas rien. La seule chose dont nous soyons sûrs, c’est que cela est lié au vieillissement. Si dans 500 ans, l’espérance de vie humaine atteignait 150 ans, alors il y a de fortes chances que nous découvrions encore de nouvelles formes de maladies dues à une dégénérescence de certaines parties du cerveau.
