dimanche 31 janvier 2021

Neurosciences




Une façon de comprendre le comportement de l'esprit

Les neurosciences ont traditionnellement pour objectif de connaître le fonctionnement du système nerveux. Tant au niveau fonctionnel que structurel, cette discipline tente de savoir comment s'organise le cerveau. Ces derniers temps, elle est allé plus loin, ne voulant pas seulement savoir comment fonctionne le cerveau, mais aussi l'impact qu'elle a sur nos comportements, nos pensées et nos émotions.

Le but de relier le cerveau à l'esprit est la tâche des neurosciences cognitives. C'est un croisement entre les neurosciences et la psychologie cognitive. Cette dernière traite de la connaissance de fonctions supérieures telles que la mémoire, le langage ou l'attention. Ainsi, l'objectif principal des neurosciences cognitives est de relier le fonctionnement du cerveau à nos capacités cognitives et comportements.


Le développement de nouvelles techniques a été d'une grande aide dans ce domaine afin de mener des études expérimentales. Les études de neuro-imagerie ont facilité la tâche de mettre en relation des structures spécifiques avec différentes fonctions, en utilisant un outil très utile à cet effet : l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle.

Des outils tels que la stimulation magnétique transcrânienne non invasive ont également été développés pour le traitement de diverses pathologies.

Les débuts de la neuroscience

Le début des neurosciences remonte au 19e siècle. Avec le développement du microscope et des techniques expérimentales, telles que la fixation et la coloration des tissus ou la recherche sur la structure du système nerveux et sa fonctionnalité, cette discipline a commencé à se développer.

La contribution de Santiago Ramón y Cajal a eu une influence sur les débuts des neurosciences. Il a formulé la doctrine du neurone. Ses contributions aux problèmes de développement, de dégénérescence et de régénération du système nerveux sont toujours d'actualité et sont encore en cours d'apprentissage dans les facultés.

Mais les neurosciences ont reçu des contributions de nombreux domaines de connaissances qui ont aidé à mieux comprendre le fonctionnement du cerveau. Les découvertes successives en neurosciences sont multidisciplinaires.

Elles ont reçu de grandes contributions tout au long de l'histoire de l'anatomie, qui est responsable de la localisation de chacune des parties du corps. La physiologie est davantage axée sur la connaissance du fonctionnement de notre corps. La pharmacologie avec des substances extérieures à notre corps, en observant les répercussions sur le corps et la biochimie, en utilisant des substances sécrétées par le corps lui-même, comme les neurotransmetteurs. La psychologie a également apporté des contributions importantes aux neurosciences, à travers les théories du comportement et de la pensée.

Au fil des ans, la vision a changé d'une perspective plus de localisation, dans laquelle on pensait que chaque zone du cerveau avait une fonction spécifique, à une vision plus fonctionnelle dans laquelle l'objectif est connaître le fonctionnement global du cerveau.

Neurosciences cognitives

Les neurosciences couvrent un très large spectre au sein de la science. Cela comprend de la recherche fondamentale à la recherche appliquée qui travaille avec l'impact des mécanismes sous-jacents sur le comportement. Au sein des neurosciences, les neurosciences cognitives essaient de découvrir comment des fonctions supérieures telles que le langage, la mémoire ou la prise de décision sont exécutées.

L'objectif principal des neurosciences cognitives est d'étudier les représentations nerveuses des actes mentaux. Elle se concentre sur les substrats neuronaux des processus mentaux afin de connaître l'impact qu'ils ont sur notre comportement et nos pensées et ce qui se passe dans notre cerveau.

Des zones spécifiques du cerveau responsables des fonctions sensorielles ou motrices ont été détectées, mais elles ne représentent qu'un quart du cortex total.


Ce sont les zones d'association, qui n'ont pas de fonction spécifique, celles chargées d'interpréter, d'intégrer et de coordonner les fonctions sensorielles et motrices. Elles seraient responsables des fonctions mentales supérieures. Les zones du cerveau qui régissent des fonctions telles que la mémoire, la pensée, les émotions, la conscience et la personnalité sont beaucoup plus difficiles à localiser.

La mémoire est liée à l'hippocampe, situé au centre du cerveau. En ce qui concerne les émotions, le système limbique est connu pour contrôler la soif et la faim – hypothalamus –, l'agression – l'amygdale – et les émotions en général. C'est dans le cortex, où les capacités cognitives sont intégrées, le lieu où se trouve notre capacité à être conscient, à établir des relations et à faire des raisonnements complexes.


Cerveau et émotions

Les émotions sont l'une des caractéristiques essentielles de l'expérience humaine normale, Nous tous les expérimentons.

Toutes les émotions sont exprimées à travers des changements moteurs viscéraux et des réponses somatiques et motrices stéréotypées, en particulier les mouvements des muscles faciaux. Traditionnellement, les émotions étaient attribuées au système limbique, qui continue d'être maintenu, mais il y a plus de régions cérébrales impliquées.

Les autres zones dans lesquels s'étend le traitement des émotions sont l'amygdale et la face orbitale et médiale du lobe frontal. L'action conjointe et complémentaire de ces régions constitue un système moteur émotionnel. Les mêmes structures qui traitent les signaux émotionnels participent à d'autres tâches, telles que la prise de décision rationnelle et même les jugements moraux.


Les noyaux viscéraux et moteurs somatiques coordonnent l'expression du comportement émotionnel. L'émotion et l'activation du système nerveux autonome sont étroitement liées. Ressentir tout type d'émotion, comme la peur ou la surprise, serait impossible sans ressentir une augmentation de la fréquence cardiaque, des sueurs, des tremblements... Cela fait partie de la richesse des émotions.

Attribuer une expression émotionnelle aux structures cérébrales lui confère sa nature innée.

Les émotions sont un outil adaptatif qui informe les autres sur notre état d'esprit. L'homogénéité dans l'expression de la joie, de la tristesse, de la colère... a été démontrée dans différentes cultures. C'est l'un des moyens dont nous disposons pour communiquer et faire preuve d'empathie avec les autres.


La mémoire, l'entrepôt de notre cerveau

La mémoire est un processus psychologique de base qui fait référence au codage, au stockage et à la récupération des informations apprises. L'importance de la mémoire dans notre vie quotidienne a motivé diverses investigations sur ce sujet. L'oubli est également le thème central de nombreuses études, car de nombreuses pathologies sont liées à l'amnésie, qui interfère gravement avec la vie quotidienne.

La raison pour laquelle la mémoire est un sujet si important est qu’une bonne partie de notre identité y réside. D'autre part, bien que l'oubli dans un sens pathologique nous inquiète, la vérité est que notre cerveau a besoin de rejeter des informations inutiles pour faire place à de nouveaux apprentissages et à des événements significatifs. En ce sens, le cerveau est un expert du recyclage de ses ressources.

Les connexions neurales changent avec l'utilisation ou la non-utilisation de celles-ci. Lorsque nous conservons des informations qui ne sont pas utilisées, les connexions neuronales s'affaiblissent jusqu'à ce qu'elles disparaissent. De la même manière que lorsque nous apprenons quelque chose de nouveau, nous créons de nouvelles connexions. Tous ces apprentissages que nous pouvons associer à d'autres connaissances ou événements de la vie seront plus faciles à retenir.

La connaissance de la mémoire s'est accrue à la suite de l'étude de cas de personnes souffrant d'amnésie très spécifique. Plus précisément, ils ont permis de mieux comprendre la mémoire à court terme et la consolidation de la mémoire déclarative. Au lieu de cela, le rappel de la motricité est contrôlé par le cervelet, le cortex moteur primaire et les noyaux gris centraux.


Langage et parole

Le langage est l'une des compétences qui nous différencie des autres animaux. La capacité de communiquer avec une telle précision et le grand nombre de nuances pour exprimer des pensées et des sentiments font du langage notre outil de communication le plus riche et le plus utile. Cette caractéristique unique de notre espèce a conduit de nombreuses recherches à se concentrer sur son étude.

Les réalisations de la culture humaine reposent en partie sur le langage, qui permet une communication précise. La capacité linguistique dépend de l'intégrité de plusieurs zones spécialisées des cortex d'association dans les lobes temporal et frontal. Chez la plupart des gens, les principales fonctions du langage se situent dans l'hémisphère gauche.

L'hémisphère droit s'occuperait du contenu émotionnel du langage. Des lésions spécifiques des régions cérébrales peuvent compromettre les fonctions essentielles du langage et provoquer des aphasies. Les aphasies peuvent avoir des caractéristiques très différentes, rencontrant des difficultés à la fois dans l'articulation, la production ou la compréhension du langage.

Le langage et la pensée ne sont pas soutenus par une seule zone spécifique, mais plutôt par l'association de différentes structures. Notre cerveau fonctionne de manière tellement organisée et complexe que lorsque nous pensons ou parlons, il fait de multiples associations entre les zones. Nos connaissances antérieures influenceront les nouvelles, dans un système de feedback.


De grandes découvertes en neurosciences

Décrire toutes ces études importantes en neurosciences serait une tâche compliquée et très étendue. Les découvertes suivantes ont banni certaines idées précédentes sur le fonctionnement de notre cerveau et ouvert de nouvelles voies de recherche. Voici une sélection de quelques travaux expérimentaux importants parmi les milliers de travaux existants :

Neurogenèse (Eriksson, 1998). Jusqu'en 1998, on pensait que la neurogenèse ne se produisait que pendant le développement du système nerveux et qu'après cette période, les neurones mouraient et aucun nouveau n'était produit. Mais après les découvertes d'Eriksson, il a été constaté que même dans la vieillesse, la neurogenèse existe. Le cerveau est plus plastique et malléable qu'on ne le pensait auparavant.

Les recherches dans le domaine de la neurogenèse montrent que l'action humaine peut intervenir dans la création de nouvelles cellules et il ne faut pas s'abandonner au passage du temps.

Contact dans la parentalité et le développement cognitif et émotionnel (Lupien, 2000). Cette étude a démontré l'importance du contact physique avec le bébé pendant l'allaitement. Les enfants qui ont eu peu de contacts physiques sont plus vulnérables aux déficits des fonctions cognitives qui sont souvent affectées dans la dépression ou dans des situations de stress élevé, telles que l'attention et la mémoire.

Découverte des neurones miroirs (Rizzolatti, 2004). La capacité des nouveau-nés à imiter les gestes a conduit au démarrage de cette étude. Des neurones miroirs ont été découverts. Ces types de neurones démarrent lorsque nous voyons une autre personne effectuer une tâche. Ils facilitent non seulement l'imitation, mais aussi l'empathie et donc les relations sociales.

Réserve cognitive (Petersen, 2009). La découverte de la réserve cognitive a été très pertinente ces dernières années. Cela postule que le cerveau a la capacité de compenser les lésions produites dans le cerveau. De différents facteurs y influencent, tels que les années de scolarité, le travail effectué, les habitudes de lecture ou l'influence des réseaux sociaux. Une réserve cognitive élevée peut compenser les dommages causés par des maladies comme la maladie d'Alzheimer.

L'avenir des neurosciences : “Projet cerveau humain”

Le Human Brain Project est un projet financé par l'Union européenne qui vise à construire une infrastructure basée sur les technologies de l'information et de la communication (TIC). Cette infrastructure veut fournir aux scientifiques du monde entier une base de données dans le domaine des neurosciences. Il développe 6 plateformes basées sur les TIC.


* Neuro-informatique. La neuro-informatique est la combinaison de la recherche en neurosciences et en informatique pour développer et appliquer des outils pour faire progresser la compréhension de la structure et du fonctionnement du cerveau grâce à des approches avancées. Elle fournira des données issues d'études neuro-scientifiques du monde entier.

* Simulation du cerveau. Elle intégrera les informations dans des modèles informatiques unifiés pour effectuer des tests qu'il n'est pas possible d'effectuer sur des personnes.

* Calcul haute performance. Il fournira la technologie de calcul interactif dont les neuro-scientifiques ont besoin pour la modélisation et la simulation des données.

* Calcul neuro-informatique. Il transformera les modèles de cerveau en une nouvelle classe de dispositifs “hardware” en testant leurs applications.

* Neuro-robotique. Il permettra aux chercheurs en neurosciences et dans l'industrie d'expérimenter des robots virtuels contrôlés par des modèles cérébraux développés dans le cadre du projet.


Ce projet a débuté en octobre 2013 et a une durée estimée à 10 ans. Les données qui seront collectées dans cette énorme base de données peuvent faciliter les futurs travaux de recherche. L'avancement des nouvelles technologies permet aux scientifiques d'avoir une compréhension plus approfondie du cerveau, bien que la recherche fondamentale ait encore de nombreux doutes à dissiper dans ce domaine passionnant.


La Neuroscience a fait une percée dans la compréhension du cerveau et de ses relations avec le comportement. Grâce aux neurosciences, il a été possible d'améliorer la qualité de vie de nombreux gens. Cependant, il faut tenir compte du fait que bien que notre comportement et les actions peuvent être soumises à un substrat physique, il ne faut pas oublier notre liberté de choix.

 

Voir aussi…

Le langage – fonction cognitive

Les émotions et le fonctionnement du cerveau

Neurones miroirs

La réserve cognitive protège notre cerveau

L'empathie selon les neurosciences

Neurosciences du bonheur et du bien-être – le cerveau heureux

Les neurones générés à l'adolescence déterminent la sociabilité de l'adulte

Apparition des capacités humaines – le néocortex

Des puces inspirées par le cerveau humain

L'optogénétique – la nouvelle révolution dans l'étude du cerveau

Nanotechnologie et cerveau

Recherche sur la régénération neuronale du cerveau

L'origine de l'intelligence et le projet d'une cartographie du cerveau

Cartographie du cerveau et reproduction technologique des caractéristiques du cerveau humain

Dernières découvertes sur le cerveau humain

Atlas détaillé du cerveau humain – dernières avancées

Les réseaux de neurones