Le plus grand miracle de la création... les huit merveilles du cerveau humain
Le cerveau humain a toujours été un secret qui a longtemps dérouté les scientifiques. Cette partie du corps, située à l'intérieur d'un crâne fortifié, se caractérise par d'énormes capacités qui lui permettent d'accomplir des tâches mathématiques extraordinaires, de créer et de comprendre d'une manière qui n'a jamais été vue auparavant dans l'univers connu, et tout cela en utilisant une quantité d'énergie suffisante pour allumer une ampoule électrique de 20 watts.
L’homme a pu réaliser des avancées majeures dans la compréhension du cerveau humain. Ces dernières années, nous avons découvert que les cellules cérébrales peuvent se régénérer et identifié ce qui se passe dans le cerveau lorsque nous commençons à parler avant de savoir ce que nous voulons dire. Cependant, plus nous en apprenons, plus nous réalisons qu’il y a beaucoup de choses que nous ignorons. Dans ces lignes, nous tenterons d’explorer ensemble les plus grandes questions énigmatiques sur le cerveau pour révéler les mécanismes et les secrets de cette étrange masse fabriquée avec précision.
?Qu’est-ce qui rend notre cerveau spécial
Le cerveau humain, comme nous aimons le dire, possède d’énormes capacités. D’autres animaux peuvent utiliser des outils ou sortir de labyrinthes, mais peuvent-ils inventer des ordinateurs ou écrire des poèmes comme le font les humains ? Cependant, malgré nos extraordinaires prouesses mentales, il n’est pas facile d’expliquer ce qui rend le cerveau humain si spécial. Le poids d’un cerveau humain est d’environ 1,5 kg, ce qui équivaut à environ un tiers du poids du cerveau d’un éléphant et à un cinquième du poids du cerveau d’un cachalot.
Cependant, si nous prenons en compte la taille de notre corps, notre cerveau est extraordinairement gros, un cerveau humain étant entre sept et huit fois supérieur à celui attendu pour des mammifères de notre taille. Mais cette analogie primitive ne suffit pas à expliquer notre intelligence. Par exemple, le singe capucin a un rapport taille cerveau/corps plus élevé que le gorille, mais les gorilles sont considérés comme plus intelligents.
De toute évidence, la taille n’est pas tout : la mesure la plus importante est peut-être le nombre de neurones, qui sont les unités de traitement du cerveau. La neurologue brésilienne Susana Herculano-Hozel de l'Université Vanderbilt, Tennessee, qui a développé de nouvelles méthodes pour calculer le nombre de cellules nerveuses, a déclaré que les humains possèdent environ 86 milliards de cellules nerveuses.
En fait, le cerveau des primates contient beaucoup plus de neurones que celui d’autres mammifères de taille similaire. Étant donné que les humains ont le cerveau le plus grand de tous les primates, ils possèdent également le plus grand nombre de neurones, peut-être de tous les autres animaux. Cela a probablement été réalisé grâce à l’invention de la cuisine, qui libère plus de calories des aliments pour nourrir cet organe, considéré comme l’organe le plus consommateur d’énergie du corps humain.
Cependant, le facteur le plus important n’est peut-être pas seulement le nombre de neurones, mais aussi leur emplacement. Herculano-Hozel suggère que nos capacités remarquables proviennent probablement du plus grand nombre de neurones dans le cortex cérébral – la couche superficielle du cerveau composée de sillons et de gyri qui contribuent à augmenter considérablement la surface du cortex – que chez les autres animaux. . Cette structure structurelle nous permet de développer des comportements plus complexes plutôt que de simplement répondre à des stimuli. Ainsi, dit Herculano-Hozel : "Si vous avez un cortex cérébral, vous n'êtes plus esclave de ce qui se passe autour de vous. Vous disposez d'une flexibilité qui vous permet de choisir de faire autre chose."
De plus, son équipe a récemment découvert que chez tous les animaux à sang chaud, le nombre de neurones dans le cortex cérébral est en corrélation avec la longévité. Herculano-Hozel estime que c'est également un facteur majeur de notre supériorité cognitive, car les humains mettent des années à atteindre la maturité. Elle explique cela en disant : « Une personne met beaucoup de temps à construire son cerveau, et pendant ce temps, elle acquiert et absorbe les informations du monde qui l’entoure. » Cela ne peut pas être attribué uniquement aux neurones : il existe également un autre type de cellules appelées astrocytes qui joue un rôle important dans le développement de l’intelligence humaine. Mais l’énorme puissance de calcul fournie par les 16 milliards de neurones du cortex cérébral est probablement le facteur décisif contribuant à notre domination cognitive.
?Qu’est-ce que la conscience
L'esprit conscient peut être visualisé comme un poêle. Ainsi, lorsqu’une personne dort profondément, la flamme de la conscience recule à un niveau faible mais constant. Pendant la phase de sommeil à mouvements oculaires rapides, étant donné que les rêves se produisent à ce stade particulier, l’intensité de la flamme s’intensifie et brûle vivement mais de manière irrégulière. Dans l’état de coma, la flamme apparaît comme une braise incandescente.
En d’autres termes, la conscience existe dans un certain nombre d’états. Une explication à cela est que la pleine conscience apparaît lorsque de nombreuses parties du cerveau diffusent des informations à un réseau de neurones appelé « zone d’action globale ». Lorsque cette transmission ne se produit pas, la sensation reste dans un état inconscient. Lorsque cette transmission est incomplète, vous expérimentez différents niveaux de conscience, comme lorsque vous rêvez ou recevez un coup à la tête.
En étudiant ces cas, nous devrions un jour pouvoir identifier les mécanismes cérébraux qui donnent naissance à la conscience. Pourquoi alors les tentatives d’explication de la conscience sont-elles décrites comme un « dilemme difficile » ? Comment un groupe de neurones pesant environ 1 kg peut-il évoquer la série de pensées et de sentiments qui constituent notre expérience mentale ? L’une des raisons est que les philosophes s’efforcent d’expliquer comment les expériences sont perçues. Le terme « qualia sensible » inventé par les philosophes décrit les qualités de nos expériences, l'état dans lequel les qualités des objets sont perçues d'un point de vue subjectif dans un état de conscience, comme la couleur rouge d'une fraise ou le goût du vin. Cependant, essayer de trouver des explications aux qualités perçues provoque une confusion sans fin parmi les neuroscientifiques.
Une solution à ce dilemme consiste simplement à l’ignorer. "Le terme 'qualia sensible' est un terme artistique introduit par des philosophes qui veulent soumettre les questions sur la nature de la conscience à de vagues explications non fondées sur des preuves biologiques", explique Patricia Churchland, professeur de philosophie à l'Université de Californie. , San Diego. Après tout, nous ne parlons généralement pas de nos qualités physiques, mais plutôt de choses comme la fatigue, le besoin de manger ou même le fait de tomber amoureux, autant de sentiments qui ont une origine biologique directe et qui ne sont pas mystérieux.
Le cerveau ne présente à notre conscience que les choses qui occupent une part importante de notre attention, et il le fait d'une manière que nous pouvons comprendre.
Le philosophe Daniel Dennett de l'Université Tufts, dans le Massachusetts, a expliqué que la plupart des gens ne sont peut-être pas conscients de leurs qualités perçues jusqu'à ce que les philosophes les poussent à y réfléchir. Ce qui est pire, c'est que Dennett croit non seulement qu'il n'y a pas de dilemme difficile, mais que la conscience elle-même est une sorte d'illusion. Il a expliqué cela en disant : « Il faut un peu de persuasion objective et de flatterie pour que les gens « remarquent » leurs qualités perçues, et lorsqu'ils croient les avoir réellement remarqués, ils tombent dans une autre illusion.
L’illusion, selon Dennett, est que chacun de nous croit avoir le privilège d’avoir accès à une propriété remarquable de nos états mentaux, que nous pensons connaître intimement et que nous considérons comme une expérience acquise. Mais le cerveau ne présente à notre conscience que les choses qui occupent une grande partie de notre attention, et il le fait d’une manière que nous pouvons comprendre. Par exemple, c’est la raison pour laquelle nous voyons les choses dans certaines couleurs. Même si le monde réel ne ressemble peut-être pas à cela, notre système visuel attribue effectivement un code couleur au monde qui nous entoure, afin de le simplifier.
Les délires de l'esprit
Dennett affirme que, tout comme la couleur peut être considérée comme une illusion créée par le cerveau pour s’adapter au monde, la conscience peut aussi l’être. Il a expliqué cela en disant : « La conscience est un moyen d’« illusion de l’utilisateur » né de l’évolution pour faciliter la vie du cerveau qui doit conduire le corps à travers une vie risquée. »
Les concepteurs de smartphones qualifient l'écran du téléphone d'"illusion ou de tromperie de l'utilisateur". L'écran est considéré comme l'interface de l'ordinateur situé en dessous, mais les icônes qui y apparaissent, comme l'icône d'enveloppe qui symbolise l'application de messagerie, sont des indicateurs symboliques qui n'ont aucun rapport avec les composants matériels et logiciels réels responsables de le fonctionnement de la messagerie du téléphone. Si nous considérons notre cerveau comme un smartphone, alors la conscience représente l’écran, qui agit comme une interface pour notre cerveau. Mais cette métaphore n’est pas exacte, dit Churchland. Par exemple, lorsque nous ressentons des vertiges ou déterminons d’où vient un son, cela est le résultat de processus physiques qui se produisent dans le cerveau. La conscience est peut-être comme un écran de smartphone qui affiche différentes applications en fonction de la quantité d’énergie restante dans la batterie ou de la quantité de vibration du téléphone. En d'autres termes, on peut dire que la conscience est une illusion partielle, représentant une image dont le cerveau rassemble les parties grâce à toutes les entrées qu'il reçoit et à l'achèvement de la transmission des informations des parties du cerveau au réseau. de neurones.
?Le cerveau des gens intelligents est-il différent
La réponse courte à cette question est oui. Les gens varient en termes d’intelligence, alors comment pouvons-nous expliquer cette différence si nous ne l’attribuons pas à des différences dans la structure ou la fonction du cerveau ? Mais ce sont surtout ces différences qui font l’objet de recherches approfondies. La première chose à remarquer est que les personnes ayant un cerveau plus gros ont souvent un QI plus élevé, mais il y a d’autres facteurs qui contrôlent cela que la simple taille. Pour en savoir plus, nous devons examiner de près la matière blanche et la matière grise qui composent notre cerveau. La matière grise est constituée des principaux corps des cellules nerveuses, tandis que la matière blanche est principalement constituée d'axones qui transmettent des signaux électriques. Roger Kievit et ses collègues de l'unité de cognition et des sciences du cerveau du Medical Research Council à Cambridge, au Royaume-Uni, ont découvert que le volume de matière grise dans les lobes frontaux est lié à l'intelligence fluide, qui est la capacité de penser logiquement et de résoudre de nouveaux problèmes sans préalable. connaissances, en reconnaissant des modèles et des relations et en utilisant la déduction. Pour résoudre des problèmes. Ils ont également découvert que cela était lié au nombre de connexions de substance blanche entre les deux moitiés de la partie frontale du cerveau.
Cependant, cela ne dépend pas uniquement de la quantité de tissu. L’une des caractéristiques les plus surprenantes du cerveau des mammifères est la présence de rainures profondes et de circonvolutions de matière grise à leur surface, leur donnant un aspect semblable à celui d’une noix. De plus, cela permet d’augmenter considérablement leur surface, rapprochant les cellules et leur permettant de communiquer plus rapidement. Il est certain que le nombre de ces sillons est lié à la vitesse de réflexion et à la mémoire de travail, car les personnes plus intelligentes ont plus de circonvolutions dans leur cerveau.
Cependant, nous ne savons toujours pas où réside l’intelligence dans le cerveau. Pour explorer cela, nous pouvons nous appuyer sur l’une des idées les plus célèbres sur la localisation de l’intelligence, une théorie connue sous le nom de « théorie de l’intégration frontotemporelle ». Cette théorie propose que la base biologique de l’intelligence soit un réseau reliant différentes zones actives du cerveau. Nous pouvons trouver des preuves de ces zones actives dans des études basées sur l’imagerie cérébrale. La chercheuse Ulrike Basten et ses collègues de l'Université Goethe de Francfort, en Allemagne, ont pu identifier un réseau reliant 20 régions différentes des régions frontales et temporales liées à l'intelligence, en étudiant comment certaines parties du cerveau sont activées lors de l'exécution de tâches cognitives. Ils ont découvert que la densité de la matière grise, ou la force de l’activité neuronale dans ces zones, indique un QI élevé.
Il semble que nous y soyons presque arrivés, mais ces preuves signifient que non seulement les personnes les plus intelligentes ont un cerveau anatomiquement différent, mais qu'elles semblent également avoir un cerveau fonctionnant plus efficacement. "Même si le cerveau disposait de l'exosquelette adéquat pour atteindre des niveaux de performance élevés, cela n'aurait pas d'importance sans un ordinateur interne pour réguler la manière d'économiser l'énergie et le moment d'allouer les ressources à chaque instant", explique Emiliano Santarnicki de la Harvard Medical School. L'étude de Santarnicki suggère que la stimulation magnétique peut augmenter l'efficacité du traitement cérébral et souligne également l'importance de la flexibilité ou de la capacité de changer. Peut-être que certaines personnes ont un cerveau naturellement plus flexible et plus apte à apprendre.
Sans parler de l’aspect génétique. Même si nous savons que des centaines de gènes contribuent à l’intelligence, il faudra peut-être beaucoup de temps pour découvrir les nuances de leur influence. Mais même dans ce cas, il ne sera pas facile de trouver le centre responsable de l’intelligence, considérée comme le trait humain le plus riche du cerveau, qui à son tour est la chose la plus complexe et la plus mystérieuse connue dans l’univers.
?Que se passe-t-il lorsque nous réfléchissons
Pensez au processus de réflexion et il ne faudra pas longtemps pour que votre esprit devienne confus. Les idées nous viennent généralement naturellement, mais déterminer exactement quelles sont ces idées est un processus plus complexe. Auparavant, les pensées étaient considérées comme des entités immatérielles distinctes de la matière biologique du cerveau. Or, nous savons que toutes nos pensées, qu’elles soient simples ou abstraites, sont le résultat de signaux électriques circulant dans le réseau cérébral constitué de 86 milliards de neurones. Le chercheur Ethan Solomon de l’Université de Pennsylvanie a tenté de simplifier le concept de pensée en disant : « Ce que le processus de réflexion représente pour moi est simplement le processus de conversion des entrées en résultats par le cerveau. »
Mais si vous demandez à 100 neuroscientifiques de définir le processus de pensée, vous obtiendrez 100 réponses différentes, explique le chercheur Avgustus Shestig de l'Université de Californie à Berkeley. Elle estime que « la pensée est un terme global qui englobe de nombreux processus cognitifs différents ». Certaines idées prennent la forme d’images, d’autres sont constituées de mots, et beaucoup d’entre elles naissent au niveau subconscient, sans même que nous nous en rendions compte.
Les dernières études neurologiques nous ont donné l’opportunité de capter les signaux électriques qui sous-tendent la pensée. Elle a montré que même les pensées simples et primitives impliquent une énorme quantité d’activité, car différentes régions du cerveau sont stimulées et envoient des informations à d’autres régions, et certaines régions « centrales » dirigent le flux de ces informations.
Plus le processus de mémoire est difficile, plus le cortex préfrontal devient actif et plus la réponse dure longtemps, en raison du temps qu'il faut à cette région pour activer d'autres zones du cerveau telles que les réseaux dans lesquels les souvenirs sont stockés.
L'année dernière, par exemple, Shestig et ses collègues ont pu enregistrer le parcours des pensées individuelles dans le cerveau en mesurant certains signaux électriques lorsqu'il était demandé aux sujets de l'étude de se souvenir et de prononcer un mot. Les premières zones à montrer une activité électrique ont été le cortex visuel et auditif, qui reçoit les signaux des yeux et des oreilles. Ensuite, le centre de commande du cerveau – le cortex préfrontal – a commencé à s’activer.
Plus la mémorisation est difficile, plus le cortex préfrontal devient actif et plus la réponse dure longtemps, en raison du temps qu'il faut à cette région pour activer d'autres zones du cerveau comme les réseaux dans lesquels les souvenirs sont stockés. Enfin, le cortex moteur est activé pour générer une réponse orale. Étonnamment, cela se produit avant que le cortex préfrontal ne décide de réagir. «C'est pourquoi nous commençons parfois à parler avant de savoir ce que nous voulons dire», explique Shestig.
Ainsi, le cortex préfrontal aide à coordonner les processus de pensée, mais les signaux impliqués doivent également être coordonnés. C’est la fonction des ondes cérébrales, qui sont des vagues d’activité neuronale qui oscillent à différentes fréquences dans le cerveau. Les recherches de Solomon ont révélé que lors d'un test de mémoire, les ondes thêta basse fréquence dans les différentes régions du cerveau impliquées se coordonnent, et cette synchronisation peut permettre la communication d'informations entre les régions.
Notre nouvelle capacité à surveiller les pensées individuelles signifie que les lecteurs de pensées ne sont plus seulement un fantasme. Plus tôt cette année, des électrodes fixées au cerveau ont été utilisées pour traduire les ondes cérébrales en mots prononcés par un ordinateur. De telles techniques peuvent aider les personnes atteintes du syndrome de verrouillage, un état dans lequel le patient est éveillé et conscient mais incapable de communiquer verbalement avec les autres car tous les muscles volontaires, à l'exception des yeux, sont complètement paralysés. Tout cela grâce au pouvoir de la pensée.
?Êtes-vous une personne ayant le cerveau droit ou gauche
Vous pensiez peut-être auparavant que vous aviez un cerveau droit ou gauche, ce qui signifie que vous étiez principalement rationnel et logique, ou créatif et énergique. Bien que ce concept soit séduisant, il s’agit également d’un mythe. Il est facile de comprendre pourquoi cette idée est née. Dans les années 1960, nous avons découvert que certaines fonctions n’étaient exercées que d’un seul côté du cerveau. La plupart des gens traitent le langage dans la moitié gauche du cerveau, tandis que la moitié droite du cerveau traite les émotions. On a vite dit que l’hémisphère gauche contrôlait les tâches impliquant la logique, le langage et la pensée analytique. Tandis que le côté droit du cerveau est responsable du contrôle des émotions, du goût musical et de la tendance à agir de manière impulsive. Depuis lors, le célèbre dicton est apparu selon lequel votre personnalité peut être déterminée par quel côté de votre cerveau domine vos actions.
Cependant, la vérité est un peu différente. Par exemple, bien que l’hémisphère gauche du cerveau soit chargé de produire des mots qui peuvent être complexes, l’hémisphère droit vous permet de comprendre le contenu émotionnel et métaphorique de ces mots, car il vous confère certaines compétences linguistiques. D’un autre côté, la pensée créatrice active un vaste réseau de cellules qui ne stimule aucun des hémisphères du cerveau.
De plus, rien ne prouve qu’un côté du cerveau soit plus actif que l’autre. Jeffrey Anderson de l'Université de l'Utah a effectué des analyses incluant le cerveau de plus d'un millier de personnes alors qu'elles effectuaient diverses tâches, et les résultats ont révélé qu'aucune d'entre elles ne montrait une dominance d'un côté du cerveau au détriment de l'autre.
Nous utilisons tous en permanence toutes les parties de notre cerveau, mais il y a ceux qui s'appuient davantage sur les systèmes cérébraux supérieurs ou inférieurs, ce qui affecte par conséquent notre comportement.
Du haut jusqu'en bas
Il existe d’autres idées dominantes sur le fonctionnement du cerveau. La « théorie des styles cognitifs » développée par Stephen Kosslyn de l’Université Harvard soutient que notre façon de penser est déterminée par la position de notre cerveau à l’avant ou à l’arrière (schéma page 37). Il convient de noter que les parties supérieures de notre cerveau sont chargées de préparer et de mettre en œuvre les plans et de les reconsidérer s’ils tournent mal. Les parties inférieures sont principalement responsables du traitement des entrées sensorielles, de la classification des objets et des faits et de leur donner un sens.
Kosslyn dit que nous utilisons tous toutes les parties de notre cerveau à tout moment, mais il y a ceux qui s'appuient davantage sur les systèmes cérébraux supérieurs ou inférieurs, ce qui affecte par conséquent notre comportement. Une personne dont le cerveau est dominé par les systèmes cérébraux supérieurs sera plus créative et plus aventureuse, mais elle deviendra parfois inefficace parce qu'elle ne met pas à jour ses plans en fonction des circonstances actuelles. En revanche, une personne dont le cerveau est dominé par les systèmes cérébraux inférieurs réfléchit beaucoup aux détails de ses projets, mais est moins encline à lancer des projets et des projets complexes.
Cependant, Anderson postule que nos personnalités sont probablement façonnées par la manière dont les différents systèmes cérébraux sont connectés et par la richesse des connexions entre eux. Par exemple, les personnes ouvertes à de nouvelles expériences sont souvent très émues (et ont la chair de poule) lorsqu'elles observent un magnifique coucher de soleil. La neuroimagerie du cerveau montre que ces personnes ont de nombreux liens entre les parties responsables du traitement des informations sensorielles et les parties responsables de l'émotion ou de la conscience.
Parfois, vous avez l'impression que votre cerveau cesse de fonctionner lorsque vous vous reposez. Mais ce n'est pas vrai. Tant que vous êtes en vie, vos neurones continueront à fonctionner activement
Anderson dit que nous pouvons tirer parti de ces informations en les employant dans des mécanismes d'apprentissage profond et d'intelligence artificielle qui peuvent fournir des prédictions précises sur les traits de personnalité d'une personne, basées sur la neuroimagerie du cerveau. Il a ajouté : « Il ne s’agit pas de savoir si l’on utilise davantage le côté gauche ou droit du cerveau, mais plutôt des différences subtiles dans les connexions entre toutes les parties du cerveau. »
?Votre cerveau cesse de fonctionner
Parfois, vous avez l'impression que votre cerveau cesse de fonctionner lorsque vous vous reposez. Mais ce n'est pas vrai. Tant que vous êtes en vie, vos neurones continueront à fonctionner activement. « Votre cerveau traite beaucoup de choses, même si vous ne faites apparemment rien du tout », explique Deniz Vatensifer, neuroscientifique cognitif à l'université de Fudan en Chine. Il n’est en aucun cas possible d’imaginer la possibilité d’un arrêt du cerveau. Une disponibilité constante à tout moment était une question de vie ou de mort pour nos ancêtres. Peut-être que la plupart d'entre nous ne se soucient pas actuellement des attaques soudaines de léopards venant des buissons, mais nous devons quand même rester vigilants pour ne pas être exposés à un danger ou manquer des opportunités, et cela nécessite un esprit toujours en activité.
Dans les années 1990, les neuroscientifiques ont remarqué que même si les gens restaient immobiles, les yeux fermés, pendant la neuroimagerie, leur cerveau montrait des niveaux d'activité surprenants. Les chercheurs ont rapidement identifié les parties du cerveau les plus actives pendant les périodes de repos et les ont appelés le « réseau en mode par défaut ». Ce réseau montre peu d'activité lorsque nous effectuons des tâches qui nécessitent notre attention, mais est très actif lorsque nous ne faisons rien du tout, laissant vagabonder notre esprit.
Certaines données suggèrent que le réseau en mode par défaut est chargé de réfléchir aux expériences passées et de planifier l’avenir. En ce sens, cet état est nécessaire car la rêverie est l’une des capacités qui nous distingue des autres animaux. Mais les tâches du réseau en mode par défaut vont bien au-delà. Vattensifer et ses collègues ont démontré en 2017 que c’est la raison pour laquelle nous sommes capables de faire des choses de routine sans y prêter attention, comme attacher un lacet ou conduire sur une route familière, c’est-à-dire notre « mode pilote automatique ».
Fermer
Le cerveau se transforme également en une ruche d’activité pendant le sommeil. Une fois la conscience perdue, le cerveau commence à effectuer toutes sortes de tâches telles que l'expulsion des particules toxiques (déchets), la régulation des niveaux d'hormones et la construction de rêves, censés fournir un environnement sûr pour simuler de nouveaux comportements qui aideront l'individu pendant son éveil. vie. Le cerveau endormi archive également certaines expériences pour un rappel ultérieur.
Même lorsqu’une personne est dans un état végétatif, inconscient et visiblement insensible pendant une longue période, son cerveau continue de fonctionner dans une certaine mesure. Par exemple, lorsqu’on demande à des personnes dans cet état de s’imaginer en train de jouer au tennis, le flux sanguin augmente dans les parties du cerveau responsables de la motricité, ce qui signifie que les neurones de ces zones sont dans un état de grande activité. Dans un cas, ces éléments ont été activés chez un patient à qui on a demandé de répondre à une série de questions par oui ou par non.
Les cellules nerveuses ne cessent pas complètement de fonctionner jusqu’à leur mort. Même dans ce cas exceptionnel, il y a une dernière explosion d’activité produite par le cerveau humain, comme Jed Hartings et ses collègues de l’Université de Cincinnati dans l’Ohio l’ont récemment démontré pour la première fois dans l’humanité. Lorsque le cœur cesse de pomper le sang vers le cerveau, le privant d'oxygène, les neurones s'appuient sur l'énergie de réserve stockée pour continuer à fonctionner pendant trois minutes avant de produire une autre explosion finale d'énergie électrochimique, et ce n'est qu'à ce moment-là que le cerveau cesse complètement de fonctionner.
Nous oublions souvent que l’intestin est un récepteur sensoriel qui détecte les nutriments, les toxines et les agents pathogènes pénétrant dans l’organisme et transmet ces informations à notre cerveau.
?L’intestin affecte-t-il le cerveau
Dans certaines situations, nous ressentons des douleurs dans nos intestins, ce qui nous pousse à prendre des décisions basées sur ce sentiment. Cela est peut-être plus réel que nous l’imaginons. Par exemple, la sensation de nausée est associée à un jugement sévère de certaines violations morales [c'est un euphémisme pour dégoût]. Ce n’est là qu’une des nombreuses façons dont l’intestin affecte ce qui se passe dans notre tête.
Nous oublions souvent que l’intestin est un récepteur sensoriel qui détecte les nutriments, les toxines et les agents pathogènes pénétrant dans l’organisme et transmet ces informations à notre cerveau. L'intestin contient environ 500 millions de neurones qui coordonnent le processus digestif. L’intestin abrite également environ 2 kilogrammes de bactéries, qui créent notre microbiome intestinal, qui affecte tous les organes du corps, y compris le cerveau. Un grand nombre d’études chez la souris ont également montré que la modification des bactéries intestinales peut modifier le comportement. Cela a rendu les souris isolées et asociales dans certains cas.
L’importance du microbiome augmente particulièrement pendant l’enfance, lorsque le cerveau est encore en développement. Par exemple, les souris dépourvues d’un type de bactérie appelé Bifidobacterium dans leurs intestins pendant l’allaitement ont du mal à acquérir et à apprendre de nouvelles expériences. Les preuves de cela se multiplient également chez les humains. Une étude d’imagerie a conclu que la consommation de lait fermenté contenant différents types de bactéries vivantes avait un impact significatif sur l’activité cérébrale des personnes au repos et sur leurs réactions lorsqu’elles voyaient des visages affichant certaines émotions. Une étude menée cette année en Belgique, à laquelle ont participé 1 054 personnes, a révélé qu'il existe certains types de bactéries intestinales que l'on retrouve rarement chez les personnes souffrant de dépression.
Il existe également des indications intéressantes selon lesquelles certaines maladies neurologiques, telles que l'autisme et la maladie d'Alzheimer, pourraient avoir leur origine dans les intestins. Dans la maladie de Parkinson, les fibres de synucléine (ou « fibres de synucléine », un type de protéine présente en abondance dans cette maladie et l'une de ses caractéristiques distinctives) apparaissent d'abord dans les intestins avant de se propager au cerveau. Nous ne savons toujours pas quelle en est la cause, mais il peut s'agir d'un microbe ou d'une toxine inconnue (biotoxine protéique). Dans l'épilepsie, les modifications du microbiome peuvent expliquer pourquoi les régimes riches en graisses (comme le céto) préviennent les convulsions chez certaines personnes.
La recherche sur la relation entre l’intestin et le cerveau en est encore à ses balbutiements, mais elle a suscité l’idée de développer des médicaments ciblant le microbiome pour améliorer notre santé mentale, appelés psychobiotiques. John Cryan de l'University College Cork en Irlande pense qu'il s'agit d'une perspective passionnante, mais des travaux approfondis sont encore nécessaires pour déterminer exactement quelles bactéries sont bénéfiques pour chaque maladie et comment les cultiver dans l'intestin.
La manière dont les bactéries affectent réellement le cerveau reste également un mystère, mais la situation est désormais plus claire. Les dizaines de milliards de bactéries présentes dans nos intestins forment une ruche d’activité métabolique, produisant d’énormes quantités de produits chimiques que notre corps peut absorber. Les recherches actuelles reposent sur la connaissance de celles qui atteignent spécifiquement le cerveau et l’affectent. Certaines bactéries se nourrissent de GABA, ou acide gamma-aminobutyrique, un produit chimique présent dans le cerveau qui a un effet sur la dépression.
Il peut être surprenant que notre cerveau soit influencé par ce qu'il y a dans nos intestins, mais ce n'est pas si surprenant si l'on considère que ces microbes ont toujours été avec nous, dit Cryan. Il a ajouté : "Je les considère comme des amis bénéficiant d'avantages sociaux car ils influencent réellement le cerveau social pendant l'enfance et le développement. C'est aussi une relation très importante et je pense que c'était un outil évolutif."
?De quoi est fait le cerveau
Il y a quelques années, des scientifiques ont prélevé des cellules du cerveau humain et les ont inoculées à des souris. Au bout d’un an, ces cellules avaient doublé et les souris sont devenues plus intelligentes et ont appris plus efficacement que les souris dotées d’un cerveau normal. Cela ne vous surprendra peut-être pas tant que vous ne saurez pas que ces cellules cérébrales n’étaient pas des neurones. Alors que le processus de construction des cellules cérébrales se poursuit, les neurones se taillent la part du lion. Il existe environ 86 milliards de ces cellules minces qui transportent des impulsions électriques dans le cerveau, nous aidant à contrôler notre corps et à continuer de penser. Cependant, de nombreuses cellules cérébrales sont électriquement inactives. Ce sont des cellules gliales dont le nombre est au moins le même que celui des neurones. Des cerveaux de souris ont été inoculés avec des cellules gliales de type astrocytes, ce qui indique leur importance dans les processus d'apprentissage, et ce n'est pas la première fois que les scientifiques parviennent à ce résultat.
Les astroglies prennent soin de l'environnement entourant les neurones, contrôlent les niveaux de produits chimiques appelés neurotransmetteurs et aident également à réparer les dommages.
Ces cellules gliales étaient autrefois considérées comme de simples remplisseurs d’espace, mais aujourd’hui cela a changé. "De plus en plus de preuves suggèrent qu'il s'agit de plus qu'une simple substance collante", déclare Anne Kwok, directrice exécutive de la British Neuroscience Society. "Ces cellules sont des soldats inconnus à l'intérieur du cerveau." Il existe plusieurs types de ces cellules : certaines, par exemple, sont de petites cellules appelées microglies, qui parcourent le cerveau en dévorant des substances étrangères pour protéger les cellules nerveuses.
Les astroglies prennent également soin de l'environnement entourant les neurones, contrôlent les niveaux de produits chimiques appelés neurotransmetteurs et aident également à réparer les dommages. Il est de plus en plus évident que ces cellules jouent également un rôle dans le développement de l’intelligence humaine. Nous savons que les jeunes enfants ont au départ de nombreuses connexions entre leurs neurones et que ces connexions sont progressivement supprimées pour créer des voies de signalisation moins nombreuses et plus fortes ; Les cellules astrogliales semblent jouer un rôle dans ce processus d’élagage.
"Bien que les neurones soient toujours très importants, les cellules gliales semblent jouer un rôle dans la détermination du gain électrique dans le système cérébral", explique Ed Line de l'Allen Institute for Brain Science à Seattle. Il ne s’agit pas seulement de cellules : les espaces jouent également un rôle. Au fond du cerveau se trouvent de petites chambres appelées ventricules, qui produisent un liquide qui baigne les cellules cérébrales. Il produit 500 millilitres de liquide céphalo-rachidien chaque jour, ce qui assure le bon fonctionnement et la stabilité du système en fournissant un soutien et des nutriments et en éliminant les déchets.
Il ne fait aucun doute qu’il y a encore beaucoup à découvrir. L’année dernière, des chercheurs ont identifié un nouveau type de cellules cérébrales qu’ils ont appelé « neurones de l’églantier », car ils ressemblent à la forme du fruit de l’églantier. Ils ont déclaré que cela ne pourrait exister que dans le cerveau humain. D'autres secrets pourraient être révélés par les efforts de Line pour créer une carte de tous les types de cellules cérébrales, un travail de détective minutieux qui suit les gènes exprimés par chaque cellule individuelle. Il a récemment commencé à étudier le néocortex du cortex cérébral, qui est la partie externe du cerveau humain, qui gère des processus supérieurs et constitue environ 80 % de la masse du cerveau, et a découvert 75 types de cellules différents dans ce seul cortex.
?Qu’est-ce qui rend certains cerveaux plus résistants à la faiblesse et au flétrissement
Il existe une réalité choquante : à mesure que vous vieillissez, vos capacités cognitives commencent à décliner. Quelle est la raison pour laquelle certaines personnes atteignent un âge avancé en souffrant seulement de « moments éphémères de démence », tandis que d’autres souffrent d’un déclin mental et intellectuel important?
Le cerveau commence à rétrécir vers 40 ans, les cellules se détériorant le plus rapidement dans le lobe frontal, le noyau striatal et l'hippocampe. Ce sont des domaines qui jouent un rôle dans la formation de nos pensées, de nos mouvements et de notre mémoire les plus complexes. Votre capacité à résister aux effets de ce déclin est probablement liée à votre réserve cognitive. Il s’agit d’une sorte de tampon mental qui permet au cerveau de résister à autant de dommages que possible avant que vous ne commenciez à remarquer des changements dans vos capacités cognitives.
La réserve cognitive ne consiste pas seulement à avoir plus de neurones que d’autres, mais également à déterminer dans quelle mesure ces neurones sont connectés les uns aux autres à travers différents réseaux du cerveau. Cela permet au cerveau de compenser en cas de détérioration ou de maladie liée à l’âge et aide à rediriger les informations afin que le cerveau puisse continuer à fonctionner aussi efficacement que possible. C'est un peu comme augmenter la puissance de traitement d'un ordinateur : de nombreuses choses peuvent mal se passer avant même que vous ne remarquiez qu'elles ralentissent.
L'environnement peut également affecter la réserve cognitive. Des niveaux d'éducation plus élevés fournissent l'un des plus grands degrés d'augmentation de cette réserve ; Tandis que de mauvaises conditions de santé telles que l’obésité et la résistance à l’insuline (IR) la réduisent. De nombreux gènes nous aident également à résister au déclin cognitif. De petites différences génétiques sont liées à notre susceptibilité à la maladie d'Alzheimer, mais aussi à la manière dont le cerveau utilise ses réserves d'énergie et réagit aux blessures et aux agents pathogènes.
Exercice mental
Il existe des moyens d'améliorer la réserve cognitive. L'un des meilleurs moyens est de poursuivre vos études tout au long de votre vie.
Le rétrécissement du cerveau au fil du temps semble pénible ; Il y a cependant de bonnes nouvelles. Bien que la plupart des cellules cérébrales apparaissent et se forment peu de temps après la naissance, notre cerveau peut générer certains types de neurones jusqu’à l’âge de quatre-vingt-dix ou dix ans. Cette capacité pourrait expliquer en partie pourquoi le cerveau de certaines personnes parvient à résister aux ravages du vieillissement.
Il existe d'autres moyens d'améliorer la réserve cognitive. L’un des meilleurs moyens est de poursuivre vos études tout au long de votre vie. Cependant, il existe d’autres choses qui y contribuent, notamment jouer d’un instrument de musique, interagir socialement, dormir suffisamment et maîtriser plus d’une langue. Malgré cela, ne comptez pas trop sur cela ; Le proverbe « Un esprit sain dans un corps sain » est devenu réalité.
"Si vous cherchez à maintenir votre santé mentale, vous avez besoin de formation et d'exercice", déclare Steve Harridge, directeur du Centre des sciences physiologiques humaines et appliquées au King's College de Londres. Un entraînement régulier produit des améliorations significatives de la mémoire, de l'attention, de la vitesse de traitement et des fonctions exécutives telles que la planification et le multitâche.
Ne le quittez pas avant qu'il ne soit trop tard. Richard Henson et ses collègues de l'Université de Cambridge ont découvert que les choses que nous faisons à la quarantaine - en dehors du travail et de l'éducation - apportent une contribution unique à l'amélioration de la santé cérébrale à mesure que nous vieillissons. Toutefois, les activités exercées par les retraités en fin de vie ont moins d’impact. « La quarantaine semble être un bon moment pour intervenir et impliquer les gens dans davantage d’activités – physiques, intellectuelles/mentales et sociales – qui pourraient avoir des effets prometteurs pour eux 20 ou 30 ans plus tard », explique Henson.
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Cet article est traduit du New Scientist et ne représente pas nécessairement le site Web de Meydan.