Richesses et limites

 du concept de « modularité cérébrale »

 d’un point de vue neurobiologique

 

 

 

   I-  En guise d’intro : l’outil « Le cerveau à tous les niveaux »

 

   II-  Zoom in et zoom out à l’intérieur du cerveau humain

 

   III-  Voyage dans le temps : la morphologie évolutive des chordés

 

   IV-  Richesses et limites de la psychologie évolutive

 

      1)   Les « sept péchés capitaux » de la psychologie évolutives pour un neurobiologiste

 

      2)  Où sont les modules ? 

 

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I-  En guise d’intro : l’outil « Le cerveau à tous les niveaux »

 

Il y a 5-6 ans, j’ai conçu le site le cerveau à tous les niveaux (www.lecerveau.mcgill.ca ) avec lequel on va travailler aujourd’hui, et que je présente souvent comme le fruit des frustrations accumulées au cours des 10 années où j’ai travaillé en communication scientifique sur le cerveau. Frustrations qui j’ai tenté de résoudre par la structure même du site, i.e. un site où tout est expliqué à la fois en terme simple pour les débutants (cliquer sur un thème), mais aussi de plus en plus compliqué pour les intermédiaires (cliquer) et les avancés (cliquer, remarquer code de couleur);  et aussi un site où chaque sujet est systématiquement exploré à 5 niveaux d’organisation, du moléculaire (cliquer) au cellulaire (cliquer), au cérébral (cliquer), au psychologique (cliquer), et au social (cliquer), tout simplement parce qu’avec le cerveau, à chaque fois qu’il se passe quelque chose à un niveau, il se passe toujours, en même temps autre chose à tout les autres niveaux et une compréhension globale du comportement humain implique pour moi que l’on prennent en compte l’ensemble de ces phénomènes dans leur simultanéité.

 

En même temps, j’ai toujours cru qu’une véritable compréhension de l’anatomie et du fonctionnement du cerveau, et par conséquent des comportements humains, nécessitait d’avoir constamment à l’esprit une perspective évolutive. D’où un thème au complet parmi les 12 de la page d’accueil intitulé le Bricolage de l’évolution que j’ai consacré à l’évolution, contrairement à bien des bouquins sur le cerveau qui se contentent de rappeler en quelques pages au début de l’ouvrage que l’on a une longue histoire évolutive mais sans vraiment en faire sentir l’énorme poids et les innombrables conséquences.

 

Comme je m’adresse à des étudiants en philosophie qui n’ont peut-être pas à l’esprit les principaux repères d’anatomie cérébrale, je vous ai préparé une petite visite à travers le site pour vous rafraîchir la mémoire sur les différentes structures cérébrales. Cela, dans une perspective évolutive et dans le but, je l’espère, de permettre d’ouvrir ensuite la discussion sur le sujet pour lequel vous m’avez invité, c’est-à-dire la « modularité cérébrale ».

 

 

 

II-  Zoom in et zoom out à l’intérieur du cerveau humain

 

On va donc partir du cerveau et descendre progressivement aux neurones, puis aux synapses et finalement aux molécules. Ensuite, on va revenir sur nos pas en faisant un espèce de zoom out, où l’on va remonter jusqu’au niveau cérébral mais en ayant à l’esprit peut-être un petit peu plus ce que ce cerveau contient et la complexité de ses processus.

 

On commence par considérer le cerveau humain au niveau macroscopique, ce qui correspond dans le site au niveau « cérébral » dans le site (http://lecerveau.mcgill.ca/flash/a/a_01/a_01_cr/a_01_cr_ana/a_01_cr_ana.html )

 

On a ici en haut un cerveau humain vu de l’extérieur, et en dessous une coupe sagittale médiane (i.e. qu’on a coupé sur le sens de la longueur exactement entre les deux hémisphères et on regarde à l’intérieur)

 

Je vais vous présenter rapidement la nomenclature qu’utilisent les neurobiologiste pour classifier les différentes structures macroscopiques du cerveau parce qu’elle est inspirée de l’origine évolutive de ces structures et qu’on va y revenir plusieurs fois durant la présentation.

 

La première chose à dire, en fait, c’est qu’il y a dans le cerveau des parties plus anciennes que d’autres, et qu’on peut grosso modo établir un gradient d’ancienneté de la partie postérieure à la partie antérieure. Autrement dit, ce qu’on appelle le rhombencéphale est la partie la plus ancienne du cerveau. On y distingue le myélencéphale (ex.) et le métencéphale (ex.). On distingue ensuite le mésencéphale, qui est donc une structure un peu plus récente (ex.). Et finalement le prosencéphale, la partie la plus récente du cerveau, qu’on subdivise en diencéphale (ex.) et en télencéphale (ex.) qui comprend, entre autre, le fameux cortex cérébral qui est très développé chez l’humain comme vous le voyez.

 

(puis descendre au bas de la page)

 

Évidemment ce cerveau n’est pas séparé du reste du corps, et on n’insistera jamais assez pour dire que ce n’est pas le cerveau qui commande le corps, mais bien que les deux sont liés de manière inextricable, s’informant mutuellement de manière constante, le corps envoyant autant de signaux qui influencent le cerveau que le cerveau envoyant des signaux qui influencent le corps.

 

Cela se fait évidemment par la moelle épinière qui est le prolongement naturel du bulbe rachidien (que l’on a vu tantôt) dans la colonne vertébrale et qui forme avec lui ce qu’on appelle LE SYSTÈME NERVEUX CENTRAL. L’autre grande partie de notre système nerveux, c’est ce qu’on appelle LE SYSTÈME NERVEUX PÉRIPHÉRIQUE i.e.  les nerfs qui parcourent tout le corps, dont certains recueillent de l'information et d'autres diffusent des ordres.

 

Ce système nerveux périphérique, on le subdivise en système nerveux somatique et en système nerveux végétatif. ( c’est un peu didactique mon affaire, mais ça sera pas long, c’est juste pour être sûr qu’on a un portrait global de l’affaire…)

 

Donc un certain nombre de ces neurones et de leurs prolongements qui forment des nerfs, c’est le système nerveux somatique qui participent à la vie de relation de l'organisme avec son milieu extérieur. Ils transmettent au cerveau de l'information en provenance des différents détecteurs sensoriels. Et ils nous permettent de répondre à ces stimulations en bougeant dans cet environnement

 

D’autres neurones et leurs prolongements sont appelés le système nerveux végétatif, qui est celui qui intervient plutôt dans la régulation des fonctions vitales internes. Ils contribuent à l'équilibre de notre milieu intérieur en coordonnant des activités comme la digestion, la respiration, la circulation sanguine, l'excrétion ou la sécrétion d'hormones.

 

Ce système nerveux végétatif est à son tour subdivisé en SYSTÈME NERVEUX SYMPATHIQUE dont l’activation prépare l'organisme à l'activité physique ou intellectuelle. Et en SYSTÈME NERVEUX PARASYMPATHIQUE dont l’activation amène un ralentissement général des fonctions de l'organisme afin de conserver l'énergie.

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Maintenant, un mot sur les cellules nerveuses et leur mode de communication. On va donc quitter le niveau cérébral pour descendre au niveau neuronal, au niveau des cellules nerveuses qui forment ce système nerveux. Je vous rappelle ici vraiment juste le minimum, toujours dans le but de se rappeler de quoi on va parler concrètement quand on va aborder la question de la modularité cérébrale…

J’ai trouvé un site bien intéressant que j’aimerais vous montrer pour faire cette transition du niveau cérébral au niveau neuronal. C’est en fait le premier effet spécial « hight tech » d’une longue série que vous aller avoir la chance de voir au cours de cette présentation…

http://brainmaps.org/ : cliquer sur le « sample » de coupe de cerveau de primate (avec zoom in jusqu’au niveau des neurones) 

 

(revenir à mon site, remonter la page et cliquez sur cellulaire)

 

Voici donc une photo de quelques cellules nerveuses avec leur prolongements plus visibles et avec une micro-électrode comme on s’en sert pour faire des enregistrements intracellulaires de l’activité électrochimique des neurones.

 

(cliquer http://lecerveau.mcgill.ca/flash/d/d_01/d_01_cl/d_01_cl_ana/d_01_cl_ana.html )

 

Les neurones sont des cellules du corps humain spécialisées dans la communication, et cette spécialisation détermine leur forme. À partir du corps cellulaire se forme donc 2 types de prolongement, les dendrites qui sont habituellement plus courts et multiples, et dont la fonction est grosso modo de recevoir l’information, et l’axone, généralement unique et très long, qui envoi l’influx nerveux vers d’autres neurones.

 

(cliquer http://lecerveau.mcgill.ca/flash/d/d_01/d_01_cl/d_01_cl_fon/d_01_cl_fon.html)

 

C’est ainsi que les neurones peuvent former des circuits où l’information est transmise d’un neurone à l’autre.

 

(cliquer sur http://lecerveau.mcgill.ca/flash/i/i_01/i_01_cl/i_01_cl_ana/i_01_cl_ana.html )

 

Si on agrandit maintenant la connexion entre deux neurones, on constate qu’il ne se touchent pas, mais que les deux membranes sont séparées par un très mince espace, et c’est ce qu’on appelle la synapse, dont le fonctionnement est à la base de tous nos processus mentaux.

 

Je vais y revenir à l’instant à la synapse, mais je veux juste vous mentionner avant l’existence d’un autre type cellulaire dans le cerveau, soit les cellules gliales, qui servent entre autre d’isolant aux axones, ce qui permet d’accélérer la propagation de l’influx nerveux, et aussi qui remplissent toutes sortes d’autres fonctions complexes de nutrition mais aussi de communication, des fonctions encore mal connues. Et considérant qu’il y a environ 100 milliards de neurones dans le cerveau, mais qu’il y a environ 10 fois plus de cellules gliales dont on entend cependant encore très peu parler, cela donne une idée de la complexité de l’objet dont on parle.

 

Très rapidement toujours, on va maintenant faire un soupçon de physiologie nerveuse en allant ici (cliquez sur

http://lecerveau.mcgill.ca/flash/d/d_01/d_01_m/d_01_m_fon/d_01_m_fon.html )

 

ou l’on voit la région du corps cellulaire d’un neurone d’où part l’axone, simplement pour montrer qu’il y a une différence de charge électro-chimique (des ions, i.e. des sels comme sodium, potassium…) entre l’intérieur (qui est plus négatif) et l’extérieur de la cellule (qui est plus positif) et que ce qu’on appelle un potentiel d’action, ou un influx nerveux, c’est simplement une inversion rapide et transitoire de ce potentiel de membrane qui se déplace le long de l’axone.

(cliquez sur 2, puis sur 3)

 

(allez à http://lecerveau.mcgill.ca/flash/i/i_01/i_01_cl/i_01_cl_fon/i_01_cl_fon.html )

 

ici on voit 3 neurones converger vers un 4e. Actuellement le neurone 1 émet spontanément des potentiels d’action qui sont, comme on vient de le voir, des rapides changements de polarité de la membrane.

 

Deux choses importantes ici : 1) que le langage, si vous voulez, par lequel les neurones communiquent entre eux est la fréquence de ces potentiels d’action. On dit par exemple qu’un neurone est excité ou qu’il répond à un stimulus lorsqu’il émet de nombreux potentiels d’action; c’est par la fréquence des potentiels d’action que l’information peut être transmise dans le cerveau; 2) que la plupart des neurones ont une activité spontanée comme celui-ci et que c’est donc par la modulation de cette activité spontanée que l’information est transmise.

 

Mentionnons aussi que les P.A. sont des phénomènes tout ou rien d’amplitude constante (il n’y a pas de « demi P.A.), contrairement à se qui se passe de l’autre côté de la synapse. En effet, dans ce neurone que l’on qualifie donc de post-synaptique, le potentiel excitateur (que l’on voit ici en vert) a, lui, une amplitude modulable qui s’estompe avec la distance (contrairement aux P.A. qui eux voyagent sur de longues distances sur l’axone sans perdre leur amplidude).

 

Cette caractéristique des potentiels excitateur va être à la base de l’activité computationnelle des neurones puisqu’elle va permettre la sommation temporelle de différents influx nerveux. Par exemple on voit ici que le potentiel excitateur généré par la synapse du premier neurone se résorbe avant d’avoir atteint la base de l’axone d’où partent les potentiels d’action. Mais si par exemple 2 potentiels d’action arrivent en même temps sur le neurone (cliquez sur 2), il y a sommation des deux potentiels excitateur et cette fois la résultante a assez d’intensité pour atteindre le seuil de déclenchement d’un nouveau P.A. qui part dans l’axone du second neurone vers d’autres neurones. De la même façon, (cliquez sur 3), il peut y avoir des potentiel inhibiteur qui peuvent contrecarrer l’effet des premier et ramener sous le seuil de déclenchement du P.A. le potentiel post-synaptique, empêchant ainsi le P.A. de se propager.

 

 

Voilà donc décrit en très grands traits les bases de la communication neuronale.

 

Je vais maintenant faire une brève, mais alors là très brève incursion au niveau moléculaire pour parler du fonctionnement de la synapse parce qu’on ne peut passer à côté de cet élément à la base de la plasticité synaptique, donc de l’apprentissage, de la mémoire et d’une foule d’autres phénomènes comme vous allez le constater…

 

(aller à http://lecerveau.mcgill.ca/flash/i/i_07/i_07_m/i_07_m_tra/i_07_m_tra.html)

 

Donc on a ici une synapse, avec le bout de l’axone d’un premier neurone pré-synaptique en haut, et le bout d’une dendrite d’un second neurone post-synaptique en bas ici. À l’intérieur de la terminaison axonale, on retrouve plusieurs vésicules contenant des molécules qu’on appelle des neurotransmetteurs, qui sont comme des clés qui vont aller se fixer sur des récepteurs qui sont d’autre plus grosses molécules, des protéines en fait, qui sont fichées à travers la membrane. Alors si on regarde ce qui se passe quand un P.A. arrive (cliquez sur bouton 1 de l’anim), on voit qu’en se fixant sur le récepteur, le neurotransmetteur ouvre un canal au centre du récepteur, ce qui permet à des ions, donc à des sels chargés comme le sodium ici, d’entrer dans le neurone post-synaptique. Et comme le Na est chargé positivement, s’il en rentre assez, la membrane sera suffisamment dépolarisée pour générer un autre potentiel d’action dans le second neurone.

 

Maintenant, j’ai mentionné tantôt que les synapses était importantes pour la plasticité cérébrale, i.e. pour l’apprentissage. C’est en effet en modifiant l’efficacité synaptique que l’on va renforcer ou affaiblir des circuits nerveux, et donc emmagasiner des apprentissages dans notre mémoire.

 

Je vais vous montrer ici une façon par laquelle un neurone peut renforcer sa connexion avec un autre. Il s’agit d’un processus appelé « potentialisation à long terme » qui a été l’un des premier à être identifier, vers les années 1970 si je ne m’abuse. La PLT survient lorsque le premier neurone est activé par de nombreux potentiel d’action (cliquez sur bouton 2 de l’anim, ce qui a pour effet de faire sortir plus de neurotransmetteur, et donc d’activer plus de récepteur, et finalement de dépolariser davantage le second neurone, suffisamment pour activer un second type de récepteur en enlevant un espèce de bouchon constitué d’un atome de magnésium qui l’obstruait. Or cet autre type de canal laisse entrer du Cacium en plus d’un peu de Sodium. Et ce calcium va avoir plusieurs effets dans le neurone. 

 

(remontrer l’animation)

 

(Cliquer sur http://lecerveau.mcgill.ca/flash/a/a_07/a_07_m/a_07_m_tra/a_07_m_tra.html)

 

Et là se complique un peu, comme vous le voyez, mais je ne vais pas rentrer dans les détails, juste vous dire que le calcium, que l’on retrouve ici en orange, va activer certains enzymes, dont certains vont avoir un effet facilitateur sur les récepteurs canaux déjà existants (i.e. ils vont s’ouvrir plus longtemps par exemple), et d’autres vont remonter jusqu’au noyau du neurone dans le corps cellulaire, pour dire aux gènes qui s’y trouve de carrément construire de nouveaux récepteurs, qui vont par la suite être acheminés jusqu’à la synapse au bon endroit pour encore une fois faciliter le passage de l’influx nerveux.

 

Et donc à ceux qui demande quelle est la trace concrète matérielle de nos souvenirs, on peut dire, grosso modo, que ce sont des récepteurs membranaires phosphorylés (ou sensibilisé), et de nouveaux récepteurs synaptiques, donc des protéines transmembranaires situés à sur des synapses spécifiques.

 

Mais ces traces protéiques, seules, ne seraient rien si elles n’étaient comprise dans un réseau de plusieurs centaines, voir plusieurs dizaines de milliers de synapses qui relient autant de neurones particuliers.

 

On donc va maintenant commencer notre zoom out et remonter au niveau cellulaire

 

(cliquer sur http://lecerveau.mcgill.ca/flash/d/d_07/d_07_cl/d_07_cl_tra/d_07_cl_tra.html )

 

pour donner une idée de la formation de certains circuits facilités, ou d’assemblées de neurones, qui peuvent se former dans le cerveau suite au renforcement de certaines synapses. Ces assemblées neuronales peuvent donc former de véritables cartes mentales, tantôt d’une perception, tantôt d’une intention ou d’un concept plus abstrait. Certains neurones peuvent participer simultanément à plusieurs de ces assemblées neuronales, ce qui pourrait par exemple expliquer le caractère si associatif de notre mémoire, le fait qu’une idée en appelle une autre, puis une autre, etc. ce qui pourrait correspondre à une espèce de contagion d’une assemblée de neurones à une autre…

 

Là je viens de vous parler de circuits neuronaux en mettant l’emphase sur leur plasticité, mais il y a aussi dans le cerveau humain d’innombrables circuits qu’on pourrait qualifier de « précâblés », et dont la précision du câblage dépend d’une part des gènes et d’autre part de l’interaction avec l’environnement durant le développement. Le développement du cerveau étant un sujet fascinant que je mets pour l’instant de côté pour garder une certaine suite dans mes idées, mais sur lequel j’espère on aura le temps de revenir un peu plus tard…

 

(cliquer sur http://lecerveau.mcgill.ca/flash/a/a_01/a_01_cr/a_01_cr_fon/a_01_cr_fon.html )

 

On en voit ici quelques uns de ces circuits qui sont si importants qu’on voit les faisceaux d’axones même à l’œil nu dans une coupe de cerveau.

 

(descendre un peu)

 

Plusieurs autres circuits ont aussi été décrits au niveau microscopique par les neurophysiologistes. On a représenté ici par exemple qu’une partie de ceux qu’on connaît dans le système visuel…

 

Il y a donc dans le cerveau un circuiterie précise qui permet d’accomplir certaines fonctions, et dont le niveau de plasticité peut varier.

 

Mais il y a aussi d’innombrables neurones qui fonctionnent selon une autre logique si l’on veut, des neurone qui vont plutôt moduler les connexions de ces circuits en déversant dans de vastes régions corticales des substances neuromodulatrices, qui vont élever ou abaisser le seuil d’excitabilité de vastes populations neuronales.

 

(descendre)

 

Ces neurones sont généralement situés dans des amas de cellules du tronc cérébral et vont projeter des substances comme la noradrénaline, la sérotonine, l’acétylcholine ou la dopamine dans différentes régions du cortex. Ce cerveau « neuro-hormonal » comme on l’appelle souvent est la contrepartie du cerveau câblé, le Mr. Hyde du Dr. Jeckyll si vous voulez, ou pour reprendre des classiques que vous connaissez peut-être, le Biologie des passions de Jean-Didier Vincent par rapport à L’homme neuronal de Jean-Pierre Changeux… Ce cerveau hormonal va donc être beaucoup associé à des états globaux du cerveau comme les émotions, l’éveil, le sommeil, etc

 

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Voilà donc ce qui va clore cette très rapide petite visite guidée et qui va me permettre de faire une transition vers des considérations plus évolutives concernant le cerveau.

 

(cliquer sur http://lecerveau.mcgill.ca/flash/d/d_05/d_05_cr/d_05_cr_her/d_05_cr_her.html)

 

Je viens de parler un peu du tronc cérébral avec le cerveau hormonal, et aussi des émotions. Parce que ce qu’il ne faut pas oublier c’est qu’en plus de ses facultés cognitives dites « supérieures » qui permettent le langage et la philosophie par exemple, l’être humain continue d’avoir des pulsions, des besoins fondamentaux, des passions et des émotions. Nous sommes donc un amalgame de structures cérébrales récentes avec d’autres plus anciennes et conservées au cours de l’évolution.

 

La façon la plus synthétique de concevoir la structure du cerveau en relation avec son histoire nous vient de Paul MacLean et de son fameux « cerveau triunique » proposé en 1970. Il s’agit bien sûr d’une généralisation très approximative, mais elle constitue néanmoins une bonne porte d’entrée à une perspective évolutive du cerveau. Pour MacLean donc, trois cerveaux distincts apparus successivement au cours de l’évolution cohabitent en nous :

 

(cliquez sur les 3)

 

un cerveau « reptilien », le plus ancien, qui assure les fonctions vitales de l’organisme, la fréquence cardiaque, la respiration, etc. qui comprend le tronc cérébral et le cervelet, essentiellement ce qui forme le cerveau d’un reptile. Il est fiable mais plutôt rigide.

un cerveau « limbique », apparu avec les premiers mammifères, capable de mémoriser les comportements agréables ou désagréables, et par conséquent responsable chez l’humain de ce que nous appelons les émotions. Il comprend principalement l’hippocampe, l’amygdale et l’hypothalamus.

un « néo-cortex », qui prend de l’importance chez les primates et culmine chez l’humain avec nos deux gros hémisphères cérébraux. C’est grâce à eux que se développera le langage, la pensée abstraite, l’imagination, la conscience. Le néocortex est souple et a des capacités d’apprentissage très grandes.

 

 

Or ces trois cerveaux ne fonctionnent pas de manière indépendante et ont tissé de nombreuses connexions par lesquelles ils peuvent s’influencer mutuellement. Les voies nerveuses qui vont du système limbique au cortex sont par exemple particulièrement développées.

 

Le modèle de MacLean a aussi la vertu de nous rappeler que les autres mammifères et les reptiles sont nos ancêtres et que nous avons bel et bien hérité de certaines structures cérébrales que possédaient ces animaux, comme nous avons hérité de leur structure corporelle bilatérale ou de leurs quatre membres.

 

 

Ce qui nous amène à la 3e partie de la présentation, qui s’intitule :

III-  Voyage dans le temps : la morphologie évolutive des chordés

 

Là j’ai préparé quelque chose pour tenter de nous « faire sentir » un peu la durée de l’évolution, mais je ne suis pas trop sûr de mon coup alors si je divague un peu trop ou si tout ça est évident pour vous dites-le moi et je passerai à la section suivante…

 

L’idée de cette démonstration m’est donc venue de la très grande difficulté à s’extraire de l’échelle temporelle humaine d’une centaine d’année dans laquelle se déroule une vie humaine, pour envisager les millions d’années durant lesquelles a eu lieu son évolution. Et aussi parce que je pense qu’ayant ressenti un peu mieux ces durées géologiques, on pourra réfléchir peut-être mieux sur la façon dont les circuits spécialisés du cerveau ont pu être façonnés par l’évolution…

 

Pour se représenter plus facilement ces durées extraordinaires, il est pratique de ramener l’échelle des temps géologiques sur une horloge de 12 heures.

 

 

 

 (Source : http://www.3d-fossiles.com/siences_de_la_vie/paleontologie/echelle_temps_geologiques_2.html )

 

 

Mais si les premiers organismes pluricellulaires dotés d’un système nerveux sont apparus autour de 600 millions d’années avant aujourd’hui, et que c’est sur ce système nerveux que l’on veut réfléchir aujourd’hui, j’ai pensé qu’il serait utile de se représenter un peu mieux la durée de l’histoire de l’évolution des systèmes nerveux chez les animaux depuis son origine autour d’il y a 600 millions d’années. Et c’est ici que vous aurez droit à toute la technologie du XIXe siècle pour tenter de vous faire apprécier cette durée… Je vais donc sortir mon matériel à effet spéciaux ultra hight-tech !

[sortir la première bande ]

Ça faisait longtemps que je voulais essayer ça et comme que vous m’en avez un peu donné l’occasion, alors je me suis fait plaisir…]

 

Il s’agit donc d’une simple bande de papier d’environ 4 mètres, mais à l’échelle, sur laquelle j’ai détaillé cette période des 600 derniers millions d’années… J’y ai donc inscrit, toujours en respectant l’échelle de temps, les principaux événements de l’évolution de la vie animale et donc des systèmes nerveux et des cerveaux de ces animaux.

 

Et je vais essayer, en parcourant cette échelle, de vous donner un genre de « crash course » hyper résumé de morphologie évolutive des chordés, les chordés étant la lignée des animaux qui ont développé une colonne vertébrale avec une moelle épinière dedans et un cerveau au bout (en gros, les poissons, amphibiens, reptiles, oiseaux, mammifères) contrairement aux invertébrés (mollusques, étoile de mer, etc) qui n’en ont pas. Et je fais ça toujours dans le but, je l’espère, de vous faire sentir un peu mieux la longue histoire du cerveau humain qui, vous commencez peut-être à le pressentir, est un peu plus longue que la seule histoire de l’hominisation…

 

Donc si on regarde ce qui se passe à partir de 600 millions d’années, on assiste à l’apparition d’organismes pluricellulaires, i.e. contrairement aux bactéries qui étaient constituées que d’une seule cellule, des organismes qui en contiennent plusieurs (il y en a jusqu’à 100 000 milliards dans le corps humain), d’où l’utilité d’avoir un système de communication entre ces différentes cellules, ce qui sera le début des systèmes nerveux.

 

Je vais vous monter ici, dans le thème sur le développement du cerveau humain au cours d’une vie

(cliquer http://lecerveau.mcgill.ca/flash/i/i_09/i_09_cr/i_09_cr_dev/i_09_cr_dev.html )

 

le tout début d’un embryon humain après la fécondation, ce qui ressemble vraisemblablement pas mal à l’évolution des premiers organismes pluricellulaires.

 

Donc un amas de 2, 4, 8, 16, 32 cellules… qui a pu former éventuellement une sphère (on voit les cellules tout autour)… qui a pu ensuite se replier vers l’intérieur…

 

[descendre sujet 2] On retrouve ici la sphère vue du côté de l’invagination en vert avec en même temps une coupe transversale. On voit que la sphère s’allonge et quand l’invagination se referme, cela forme un espèce de tube qu’on appel le tube neural et qui deviendra la moelle épinière.

 

(cliquez http://lecerveau.mcgill.ca/flash/d/d_09/d_09_cr/d_09_cr_dev/d_09_cr_dev.html#3 )

Et ensuite, ce qui va se passer, c’est que la partie antérieure de ce tube va commencer à produire des renflements, d’abord 3 (prosen, mésen et rhombencéphale),

 

(cliquez http://lecerveau.mcgill.ca/flash/i/i_09/i_09_cr/i_09_cr_dev/i_09_cr_dev.html#3 )

puis ces trois-là vont en se différencier en 5 renflements que l’on va retrouver jusque dans l’anatomie du cerveau humain comme on l’a vu au début de la présentation.

 

Mais revenons donc à il y a 500 millions d’annéesla vie explose en diversité avec l’apparition de l’embranchement des chordés et du sous-embranchement des vertébrés. C’est la classe des poissons qui prospère la première, pendant que sur la terre les premières plantes et les fougères commencent à apparaître.  

 

À quoi ressemble le cerveau des poissons ? À ceci...

http://trc.ucdavis.edu/mjguinan/apc100/modules/nervous/grosscns/brain9/brain.html

On reconnaît d’abord la forme générale avec les différents renflements, avec la partie la plus antérieure qu’on appelle le télencéphale ou le cortex,

(cliquez pour l’allumer et faire remarquer qu’il n’est pas de taille importante),

 les bulbes olfactifs qui en font partie, les lobes optiques qui correspond au 3e renflement aussi appelé mésencéphale, le 4e renflement ou métencéphale correspond au cervelet ici, et le bulbe rachidien ou 5e renflement ou encore myélencéphale, suivi de la moelle épinière qui va ensuite se poursuivre tout au long de la colonne vertébrale pour recevoir les afférence sensoriel du corps et aussi envoyer les terminaisons nerveuses des motoneurones aux muscles du corps.

 

Par la suite, autour d’il y a environ 400 millions d’années, alors que la végétation terrestre commence à être plus luxuriante et à offrir des ressources intéressantes pour les animaux, les premières espèces d’amphibiens apparaissent. Les amphibiens sont donc des organismes terrestres mais qui dépendent encore du milieu aqueux pour leur reproduction. Des animaux, donc, avec un système de branchies au stade larvaire puis, à la métamorphose, des poumons  ainsi qu’une respiration cutanée toujours importante.

 

Voici donc un cerveau d’amphibien, celui d’une grenouille :

http://www.umanitoba.ca/science/biology/lab18/biolab18_4.html

 

On reconnaît les mêmes structures que chez le poisson, avec le cortex (qui est peut-être un peu plus allongé), les lobes optiques, le cervelet, la médulla, la moelle épinière…

 

Toujours il y a environ 3-400 millions d’années, les insectes colonisent peu à peu tous les milieux. Dans la lignée qui a menée jusqu’à nous, on voit apparaître les reptiles dont le cerveau devait ressembler à peu près à ce cerveau de caïman

http://www.britannica.com/eb/art-70848

 

Les bulbes olfactifs demeurent une structure importante chez les reptiles. Mais on remarque que le cortex devient relativement plus important que les lobes optiques.

 

Puis pendant le règnes des dinosaures qui commence il y a environ 250 millions d’années, arrivent enfin les premiers petits mammifères qui sont d’abord ovipare, puis marsupiaux, puis finalement vers la fin de l’ère des dinosaures il y a 65 millions d’années les mammifères à placenta comme nous. Ou comme le rat dont on voit le cerveau ici avec celui d’un alligator : http://www.neurobio.arizona.edu/282/Lectures2005/Brain%20structure/07_024.jpg  

pour montrer qu’en même temps que se produit des changements au niveau macroscopique, par exemple la diminution des bulbes olfactifs au profit du cortex, se produit aussi des changement au niveau microscopique, au niveau des neurones. Par exemple on voit ici une coupe au niveau du cortex qui montre son épaississement chez les mammifères où l’on distingue jusqu’à 6 couches alors qu’il n’y en n’a que 2 chez les reptiles. Donc en plus de la surface corticale qui devient plus grande, il y a plus de couches donc plus de neurones donc plus de possibilités de connexions.

 

C’est donc seulement à partir d’il y a 65 millions d’années avec les niches écologiques laissées vacantes par la disparition des dinosaures, que les mammifères vont véritablement se développer et donner naissance aux primates et, il y a seulement 3-4 millions d’années (certains disent 6-7), aux premiers représentants du genre Homo dont nous faisons partie.

 

On peut observer ici

(cliquer sur http://lecerveau.mcgill.ca/flash/i/i_05/i_05_cr/i_05_cr_her/i_05_cr_her.html )

 

l’évolution de la morphologie de quelques cerveaux de mammifères. Du rat à l’homme en passant par le lapin, le chat, le mouton et le chimpanzé.

 

Il y a aussi un cerveau de dauphin pour montrer que le cerveau humain est loin d’être le plus gros cerveau animal, et que les gros animaux ont souvent de plus gros cerveau que nous car ils ont une plus grande surface corporelle à innerver et plus de muscle à contrôler. On les voit ici à gauche à l’échelle.

 

Ceci dit, ce qui est beaucoup plus révélateur que la grosseur absolue du cerveau  c’est le poids relatif du cerveau par rapport au poids du corps, et à ce niveau, les êtres humains sont les champions. On remarque aussi la quantité de plus en plus grande de circonvolutions au niveau du cortex, ce qui indique une surface corticale de plus en plus grande qui culmine chez l’humain avec nos 2 mètres carré de surface corticale, l’équivalent d’une grande page de journal qui a donc dû se replier pour pouvoir tenir dans le crâne.

 

Observation très importante : cette tendance à l’augmentation de la taille relative du cerveau par rapport au corps ne montre pas une progression régulière chez les primates, mais plutôt une courbe avec une cassure spectaculaire, à partir d’environ 3-4 millions d’années.

 

Je vais essayer de vous le dessiner au tableau un graphique toujours très « high-tech » pour vous montrer l’ampleur de cette cassure (voir graphique ci-bas)

  

 

 

                                                           Temps

 

 

La question qui se pose est évidemment qu’est-ce qui s’est donc passé durant ces 3-4 derniers millions d’années dans la boîte crânienne de nos ancêtres ?

 

Une première remarque qu’on peut faire ici, c’est que ces 3-4 millions d’années correspondent au paléolithique, i.e. en gros à l’évolution du genre homo jusqu’à nous, et donc la période durant laquelle il y aurait eu sélection de modules cognitifs selon les principes de base de la psychologie évolutive.

 

Par conséquent, on peut donc admettre qu’il semble bel et bien s’être passé des choses importantes durant cette période (en tout cas sur le critère de la surface corticale). Est-ce que cela justifie toutes les formulations et les propositions classiques de la psychologie évolutive ? Ce n’est pas nécessairement le cas, et on va essayer de voir pourquoi dans la suite de l’exposé…

 

 

Avec la 4e partie qui porte sur les

IV-  Richesses et limites de la psychologie évolutive

 

Vous connaissez sans doute mieux que moi les détails de la psychologie évolutive, alors je vais me contenter de rappeler simplement l’idée de base

 

(aller à http://lecerveau.mcgill.ca/flash/d/d_05/d_05_p/d_05_p_her/d_05_p_her.html#2 )

qui est que le système nerveux qui produit nos comportement individuels est non seulement le fruit de notre histoire personnelle mais aussi, et surtout, de l’histoire évolutive de notre espèce .

Et que cette période est très longue, et ne s’est pas passé dans un environnement comme le nôtre, une ville par exemple… En fait, près de 99% de l’histoire évolutive de Homos sapiens s’est déroulée dans un environnement ressemblant à l’actuelle savane africaine. Durant toute cette période de 3-4 millions d’années, il semble que nos ancêtres vivaient en petits groupes de chasseurs-cueilleurs nomades. Et c’est seulement il y a 10 000 ans que certains ont commencé à devenir sédentaires et à pratiquer l’agriculture.

L’idée maîtresse de la psychologie évolutive est donc de considérer le cerveau humain actuel comme un vaste ensemble « d’unités spécialisées » ou encore  de « modules adaptés aux problèmes rencontrés par nos ancêtres chasseurs-cueilleurs » dans leur environnement. Cette approche confère à la psychologie évolutive une grande puissance explicative, comme vous le savez sans doute et comme l’ont bien montré Luc et Pierre dans leur article « UN DÉFI POUR LA PSYCHOLOGIE ÉVOLUTIONNISTE » que j’ai lu avec intérêt.

 

Mais avant de partir à la recherche de ces fameux modules, je n’ai pas pu résister à la tentation de vous détailler un peu cette période qui correspond aux 3-4 derniers centimètres de ma première bande de papier, pour la développer sur… une 2e grande bande d’environ 4 mètres elle aussi !

 

[sortir la deuxième bande ]

qui est elle aussi à l’échelle, et qui résume de façon très générale les 4 derniers millions d’années, avec l’époque des australopithèques, de Homo habilis, de Homo erectus, Homo néanderthalis, etc. jusqu’à l’homme de Homo sapiens sapiens ou Cro Magnon (décrire ce que j’ai sur la bande).

 

Et puis tant qu’à y être, pour aller jusqu’au bout de mon petit « trip », je me suis permis de détailler encore les derniers 2-3 centimètres… sur une 3e grande bande d’environ 4 mètres elle aussi…  (mais c’est la dernière !)

 

[sortir la troisième bande ]

soit la période des 40 000 dernières années qui détaille l’époque de Cro-Magnon, avec par exemple ici l’épisode des grottes de Lascaux, puis l’apparition de l’agriculture il y a environ 10 000 ans, et finalement les premières civilisations autour de 5 000 ans, l’Antiquité grecque, Jésus-Christ il y a 2000 ans, l’empire Romain, Moyen Âge, Montaigne, etc… jusqu’à Darwin, Einstein et Freud !

 

 

Donc je vais laisser ça affiché, comme ça on pourra y référer au besoin, et je vais poursuivre en rappelant quelques critiques qui ont été formulées à l’endroit de la psychologie évolutive.

Et évidemment, je vais me servir du point de vue d’un neurobiologiste, celui du Dr. Jaak Panksepp, qui est un spécialiste des émotions, et qui a identifié :

1)   Les « sept péchés capitaux » de la psychologie évolutives pour un neurobiologiste ! Selon lui, la psychologie évolutive pécherait entre autre pour les 7 raisons suivantes que j’ai regroupé pour pouvoir le commenter un peu :

Péché 1) elle accorde trop d’importance au Pléistocène (donc à l’hominisation) comme source des adaptations de l’esprit humain que l’on constate aujourd’hui;

Péché 2) elle fait de l’anthropocentrisme en se concentrant exclusivement sur l’être humain, délaissant la profonde continuité qui existe en particulier dans les processus sous-corticaux des mammifères;

Péché 5) elle attribue à des modules corticaux des mécanismes émotifs dont les bases neuro-physiologiques sont plutôt bien établies à des niveaux sous-corticaux beaucoup plus anciens;

Ce que je voudrais dire ici c’est qu’à la lumière de la morphologie évolutive des chordés dont on a dressé tantôt un rapide portrait, ces deux critiques me semblent assez bien fondée. En effet, il est clair que plusieurs des comportements que les psychologues évolutionnistes ont tenté d’expliquer par des modules corticaux font appel à des structrues sous-corticales que possédaient déjà tous les mammifères, et parfois même les reptiles. Je pense à des comportements comme la jalousie, qui font très certainement appel au système limbique mammalien et même à certains noyaux hypothalamiques. Dans le cerveau humain, ces structures anciennes ont bien entendu tissé au fil du temps des connexions avec le cortex, mais reste que leur influence doit être tenu en compte dans une explication qui se veut globale d’un phénomène comme la jalousie par exemple.

Péché 3) affirme que la psychologie évolutive serait trop fortement adaptationniste, ayant tendance à considérer tous les «modules» de la pensée humaine comme des adaptations, alors que plusieurs facultés de l’esprit humain pourraient tout aussi bien s’avérer être des exaptations, c’est-à-dire comme Stephen J. Gould l’a bien expliqué avec son concept de « spandrels » emprunté à l’architecture, des structure qui existent non pas parce qu’elles ont été sélectionné elles-même, mais simplement parce qu’elle sont des conséquences d’autres structures qui, elles, ont été sélectionnées. L’exemple classique que donne Gould en architecture est le triangle qui se forme lorsqu’on juxtapose une coupole sur 4 piliers : le seul fait de juxtaposer ces 2 formes crée 4 triangles aux 4 coins, et même si les peintres s’en servent dans les églises pour peindre de belles fresques, aucun architecte n’a jamais voulu que ces triangles existent. Ils découlent simplement d’un ensemble plus complexe, et tant qu’à être là, ils sont utilisés par les peintres. Et comme la nature est une grande bricoleuse, je pense qu’il y a de fortes chances pour qu’elle ait effectivement utilisé bien des exaptations pour nous bricoler quelques facultés cognitives qui n’ont jamais été sélectionnées…

Cette critique est assez bien résumée par le « requin-cornet » de cette caricature : (cliquer sur http://lecerveau.mcgill.ca/flash/i/i_05/i_05_p/i_05_p_her/i_05_p_her.html, puis aller tout en bas de la page):

Péché 4) serait qu’une trop grande importance est accordée à la modularité du cerveau au détriment des aires associatives à usage général, très importantes dans le cerveau humain;

(cliquer sur http://lecerveau.mcgill.ca/flash/i/i_05/i_05_cr/i_05_cr_her/i_05_cr_her.html , et descendre au milieu de la page)

En effet, on constate aussi que, du rat à l’être humain, l’importance relative des aires sensorielles diminue au profit d’un cortex qu’on peut qualifier de manière très générale d’associatif, avec de plus en plus de neurones qui servent à mettre en relation entre elles des régions du cortex. Il est vrai qu’on a aussi découvert des fonctions particulières à plusieurs groupes de neurones dans ces aires, mais il est probable que la fonction d’une proportion importante des neurones de ces aires soit tout de même assez générale.

Enfin, les deux derniers « péchés », que je me contenterai d’énoncer :

Péché 6) la psychologie évolutive abuse des métaphores pour expliquer les mécanismes mentaux tout en ne se souciant pas assez de les confronter aux données neuro-anatomiques existantes ;

Péché 7) elle est trop centrée sur une approche de représentation et de calcul et pas assez incarnée dans le substrat organique.

Quelles sont donc ces données recueillies depuis plusieurs décennies sur la neuro-anatomie du cerveau non seulement de l’humain mais aussi des autres mammifères, et qui nous permettrait d’essayer de cerner un peu ce que pourraient être les modules ou les systèmes spécialisés de ce « substrat organique » que constitue le cerveau ?

Le titre de la dernière section m’a été inspiré des fameux livres « Où est Charlie ?» ( il faut trouver un petit personnage parmi des dizaines d’autres dans une page), une section, donc, qui s’intitule simplement :

 

2)  Où sont les modules ? 

Les dernières décennies de recherche en neurosciences ont permis d’identifier d’abord des aires corticales et des noyaux sous-corticaux impliqués dans les fonctions sensori-motrices.

(aller à http://lecerveau.mcgill.ca/flash/a/a_06/a_06_cr/a_06_cr_mou/a_06_cr_mou.html )

Pour la motricité, on a identifié par exemple un certain nombre d’aires corticales, dont les fonctions se complexifient et deviennent moins claires à mesure que l’on passe du cortex moteur primaire, au cortex prémoteur, à l’aire motrice supplémentaire, au cortex préfrontal dorso-latéral et au cortex pariétal postérieur.

(descendre sujet 2)

De même, on connaît plusieurs noyaux sous-corticaux (i.e. sous le cortex) qu’on appel les ganglions de la base et qui jouent un rôle aussi très important dans le mouvement. Plusieurs des voies qui relient ces noyaux sont aussi connues et se révèlent d’une grande complexité. Sans parler du cervelet, qui lui aussi est grandement impliqué dans la coordination des mouvements, et dont les connexions avec toutes les autres aires impliquées dans le mouvement sont riches et complexes.

(aller à http://lecerveau.mcgill.ca/flash/a/a_02/a_02_cr/a_02_cr_vis/a_02_cr_vis.html#2)

Du côté d’un système sensoriel comme la vision par exemple, c’est la même chose. De la rétine, on connaît les premiers relais sous-corticaux dans le corps genouillé latéral du thalamus, ou dans les collicules supérieurs. Ces relais envoient ensuite l’information aux aires visuelles primaires

(descendre sujet 3)

qui sont situées dans le lobe occipital ici. Différentes aires appelées V2, V3, V4, V5 / MT, etc, sont spécialisées dans le traitement de différents aspects du stimulus visuel, comme la couleur, le mouvement, les angles, etc. Aires qui sont aussi interconnectées entre elles et définissent en gros deux grandes voies, la voie ventrale davantage impliquée dans la reconnaissance de la forme des objets et de leur valeur affective; et la voie dorsale qui servirait plus à guider en temps réel les actions que nous dirigeons vers des objets.

On voit donc se dessiner un premier grand niveau de circuits interconnectés qui sont localisés dans certains lobes corticaux, tout en pouvant en sortir, et qui sont associés à une fonction générale, sensorielle ou motrice. Peut-on parler de modules à ce niveau au sens où les psychologues évolutionnistes en parlent ? Je ne sais pas, mais j’en doute… Ne serait-ce que parce que, comme on l’a vu, ces circuits font à la fois intervenir le cortex mais aussi bon nombre de structures sous-corticales beaucoup plus anciennes.

 

Justement, dans le cas des structures plus anciennes qui facilitent l’expérimentation animale puisqu’elles sont présentes chez le rat par exemple, on a pu investiguer davantage. En effet, si l’on prend l’étude d’une émotion comme la peur par exemple,

(aller à http://lecerveau.mcgill.ca/flash/d/d_04/d_04_cr/d_04_cr_peu/d_04_cr_peu.htm )

on a tout d’abord pu identifier les principales structures impliquées, comme dans le cas de la vision. Dans le cas de la peur, c’est un petit noyau ayant la taille et la forme d’une amande que l’on nomme l’amygdale (en passant vous aurez remarqué que lorsqu’on parle d’une structure dans le cerveau, il y en a en fait toujours 2 car tout est bilatéral). L’amygdale fait partie du système limbique, donc elle est apparue avec les premiers mammifères, et elle joue un rôle central dans les émotions.

Mais encore ici (descendre au sujet 2), d’autres structures comme le thalamus ou les différents cortex sensoriels sont impliqués, et on a pu montrer qu’il existe ce qu’on appelle une route courte qui va directement du thalamus à l’amygdale, où une réponse émotionnelle peut être donnée avant même que la source potentiellement dangereuse n’ait été complètement discriminée par une autre voie qu’on appelle la « route longue » du cortex. Un exemple de ça c’est le pied que vous retirez rapidement à la vue d’une forme allongée dans les herbes hautes, avant de vous apercevoir que ce n’était pas un serpent mais simplement un vieux boyau d’arrosage…

(aller à http://lecerveau.mcgill.ca/flash/d/d_04/d_04_cl/d_04_cl_peu/d_04_cl_peu.htm )

Mais ici on peut aller encore plus loin en distinguant plusieurs amas neuronaux distincts à l’intérieur même de l’amygdale, dont le noyau latéral, qui reçoit la majorité de l’information afférente, et le noyau central, qui est plutôt le point de départ des outputs.

(cliquer sur http://lecerveau.mcgill.ca/flash/i/i_04/i_04_cl/i_04_cl_peu/i_04_cl_peu.htm )

Et, bien sûr, on commence à identifier des voies spécifiques qui relient chacun de ces noyaux. Commence-t-on à discerner dans ces sous-régions plus limitées  des cibles plus envisageables pour un processus de sélection adaptative ? Peut-être. Sauf que dans cet exemple-ci, je vous rappelle qu’on est dans l’amygdale, donc dans le système limbique, et non dans le cortex…

 

Revenons-y donc justement, au cortex. Parce que différentes techniques de marquage et d’électrophysiologie ont permis la reconnaissance de spécificités fonctionnelles à des niveaux encore plus fins. Pour vous donner juste un exemple de ça,  je vais revenir au cortex visuel...

(aller à http://lecerveau.mcgill.ca/flash/a/a_02/a_02_cl/a_02_cl_vis/a_02_cl_vis.html#3 )

…ou l’on a pu discerner une organisation neuronale en colonnes. C’est qu’en plus de l’organisation en 6 couches horizontales caractéristique du cortex, on s’est aperçu que tous les neurones qui se trouvent dans une même petite colonne verticale répondent tous à une même caractéristique d’un point donné du champ visuel (ici, l’orientation oblique d’une ligne par exemple). Les colonnes forment donc une unité fonctionnelle perpendiculaire à la surface corticale. Et si on fait des enregistrement sur une trajectoire parallèle à la surface du cortex (donc dans le sens horizontal), on va traverser plusieurs colonnes et donc rencontrer autant d’orientation possible pour notre ligne.

Chaque colonne a un diamètre d’environ 300 mm, s'étend sur toute l'épaisseur du cortex, soit environ 3mm et contient quelques milliers de neurones. Cette organisation en colonnes, elle a été retrouvée un peu partout dans le cortex. Les colonnes possèdent une connectivité de proximité avec les colonnes voisines, mais aussi à grande distance (aire à aire ou hémisphère à hémisphère), par le biais d'axones myélinisés.

Alors est-ce que les colonnes pourraient être des « modules spécialisés » au sens de la psychologie évolutive, ou au contraire simplement des unités générales de traitement de l’information du cortex ? Personnellement, je n’ai pas les compétences pour me prononcer là-dessus…

Ceci dit, le fait est qu’on peut, dans le système visuel, identifier certaines caractéristiques dont la fonction laisse effectivement penser qu’il y a pu y avoir  une sélection pour un type de stimuli particulièrement significatif pour nous. Et je vais terminer en vous donnant deux exemples de ça.

Dans le premier exemple, il s’agit toutefois d’un stimulus qui a probablement été significatif non seulement pour nos ancêtres humains, mais pour les autres animaux aussi. 

Il s’agit de notre compréhension implicite, inconsciente et instantanée de l’effet de perspective. On en a un exemple ici :

http://decision.csl.uiuc.edu/~giridhar/Photos/campus/slides/perspective.html

avec les lignes convergentes vers un point de fuite qui nous font ressentir tout de suite l’éloignement en allant vers ce point de fuite.

Ce phénomène visuel suggère l’existence dans notre cerveau des circuits spécialisés pour déceler rapidement et automatiquement ce type de stimulus. Et ces circuits, solidement établis dans notre cerveau peut-être dès la naissance, seraient à la base de plusieurs de nos « illusions d’optique ».

(aller à http://lecerveau.mcgill.ca/flash/i/i_05/i_05_p/i_05_p_her/i_05_p_her.html )

Par exemple, les deux rectangles blancs ici sont bel et bien de la même longueur bien qu’on jurerait que celui du haut est plus long. L’explication est la suivante : pour le cerveau, plus quelque chose est près du point de convergence de plusieurs lignes, plus celui-ci le considère comme étant loin, car le point de fuite vers l’horizon est un phénomène optique qui de tout temps nous a donné une idée de la distance. Alors même si les deux lignes stimulent la même longueur de champs récepteur sur notre rétine, notre cerveau nous fait percevoir la ligne du haut plus longue car c’est comme s’il se disait « si cette ligne couvre le même arc sur la rétine, et qu’elle est plus loin, c’est donc qu’elle doit être plus longue ».

Et même avec toutes ces explications, c’est très difficile de la percevoir comme étant de la même longueur, ce qui montre que de tels « modules » spécialisés sont très efficaces et fonctionnent tout à fait inconsciemment. Quant à savoir quels sont les circuits sous-jacents qui en sont la cause, personnellement je l’ignore …

On a ici (aller à http://lecerveau.mcgill.ca/flash/i/i_02/i_02_p/i_02_p_vis/i_02_p_vis.html )

un autre exemple de cette illusion, avec la preuve en plus, pour les sceptiques…

 

 

 

Mon autre exemple est plus spécifique aux humains et concerne la reconnaissance des visages. Il semble en effet qu’on ait une prédisposition toute particulière pour reconnaître les visages. En fait, on est souvent prompt à en voir partout.

 

http://www.nytimes.com/2007/02/13/health/psychology/13face.html?ex=1329022800&en=22178cffdfe2d708&ei=5088&partner=rssnyt&emc=rss

 

Comme le montre bien l’article précédent, on voit souvent des visages dans les nuages, dans une formation rocheuse sur la planète mars, dans la fumée des tours en feu du World Trade Center, et même dans un grill cheese qui s’est vendu 28 000$ sur E-Bay il n’y a pas longtemps parce des chrétiens ont dit qu’il s’agissait du visage de la vierge Marie !  Sans parler du visage de Jésus-Christ qui a été vu dans la coquille d’une huître, une poêle à frire et dans une croûte de tarte…

 

L’importance de la reconnaissance des visages pour comprendre les expressions et les intentions des autres constitue certainement un stimulus hautement significatif pour les humains, et notre faculté d’être hypersensible à tout ce qui ressemble à un visage est cohérente avec l’idée de modules spécialisés pour les détecter. On peut aussi le dire autrement : le coût, en terme de survie, d’échouer à reconnaître un visage est plus élevé que le coût de percevoir un visage là où il n’y en a pas…

 

Or il existe des patients qui, à la suite d’un accident cérébro-vasculaire, peuvent reconnaître tous les objets SAUF les visages ! On nomme ce syndrome rare la prosopagnosie. Des chercheurs sont alors mis à chercher des aires corticales spécifiques à la reconnaissance des visages. En faisant de l’imagerie cérébrale avec des macaques, ils ont trouvé 3 régions dans le lobe temporal (plus précisément dans l’aire inféro-temporale, ou aire IT, à peu près ici sur cette image

 

(aller à http://lecerveau.mcgill.ca/flash/a/a_01/a_01_cr/a_01_cr_ana/a_01_cr_ana.html ))

 

qui étaient fortement activées par les visages contrairement aux autres objets. Ils ont ensuite pousser leur investigation avec des techniques d’enregistrement intracellulaire dans ces régions du cerveau du macaque, et les résultats ont été sans équivoque : ces cellules répondaient uniquement aux visages ou aux stimuli qui ressemblaient à des visages et pas aux autres. Ces résultats ont d’ailleurs été publiés en octobre dernier dans la revue Science et ont été corroboré par des études d’imagerie cérébrales chez l’humain (que je n’ai pas, mais je vais vous montrer d’autres résultats d’imagerie cérébrale dans un instant).

 

Alors voilà, on pourrait dire qu’on a enfin ici quelque chose qui ressemble à un module spécialisé issu probablement d’un processus de sélection. Mais malheureusement, encore une fois, ce n’est pas aussi simple que ça…

 

Car un autre phénomène, très étudié par un neurobiologiste de l’université de Boston, le Dr. Takeo Watanabe, pourrait aussi contribuer à notre grande facilité à percevoir les visages. Ses travaux, qui portent sur l’apprentissage, montrent qu’après avoir été bombardé par un certain type de stimulus, le cerveau tend à continuer de percevoir ce stimulus même s’il n’est plus présent.

 

Voilà pourquoi ce chercheur pense que le très grand nombre de visages que nous voyons chaque jour pourrait aussi être en partie responsable pour notre prédisposition à voir des visages partout. Autrement dit, plus on en voit, plus on est porté à en voir…

 

Mais alors, on peut aussi se demander si cette capacité de pouvoir être sensibilisé à un certain type de stimulus pour le reconnaître plus facilement ne pourrait pas elle aussi nous avoir procuré un avantage adaptatif  ? (comme le fait de pouvoir rapidement reconnaître un serpent une fois qu’on en a vu quelques uns par exemple) et que donc, cette capacité aurait pu constituer elle aussi un « module spécialisé » hérité de nos ancêtres ? Ce n’est pas impossible…

Donc à travers ces deux exemples de la perspective et de la reconnaissance des visages, j’ai surtout voulu attirer l’attention sur le fait que la nature et l’évolution sont de grand bricoleurs, des bricoleurs empiriques, bref quelque chose d’assez loin des lois universelles et des concepts généraux qui veulent avoir un pouvoir explicatif global et absolu comme c’est le cas de la « modularité cérébrale » sélectionnée quand on ne s’en remet qu’à elle seule.

Et je terminerai en vous montrant des images d’une expérience d’imagerie cérébrale à laquelle j’ai participé comme « cobaye » il y a quelques années à l’Institut Neurologique de Montréal…

 

(aller à http://lecerveau.mcgill.ca/flash/capsules/experience_jaune04.htm )

 

Et on peut voir ici dans mon cerveau (et vous aller comprendre pourquoi je prends mon cas particulier très vite) qu’il y a donc certaines aires qui s’activent spécifiquement lorsqu’on me demandait d’effectuer certaines tâches, comme par exemple ici :

 

1) de générer des noms à la suite d’une description auditive d’un objet (on voit l’activité principale a lieu dans l’hémisphère gauche, dans les aires associées à la compréhension et à la génération du langage.

 

2) ici durant la tâche faisant intervenir la mémoire de travail : l’activité principale a lieu dans le cortex préfrontal.

 

3) ici sur une coupe sagittale durant une tâche d’imitation avec la main droite: l’activité principale a lieu dans le cortex visuel et l’activité secondaire dans le cervelet (coordination motrice).

 

4) ici durant la même tâche mais sur une coupe coronale : l’activité principale a lieu dans le cortex moteur de l’hémisphère gauche et l’activité secondaire dans les deux cortex visuels ventraux.

 

Ceci dit, ça c’était pour mon cerveau, mais il ne faut jamais oublier que chaque cerveau est unique et qu’il existe une très grande variabilité inter-individuelle dans l’activation cérébrale pour une même tâche, comme on le voit ici (remonter un peu dans la capsule) où l’on a les réponses de 5 individus différents pour deux tâches distinctes.

Bref, comme le montrent les résultats d'imagerie cérébrale, on peut dire en guise de conclusion qu’il semble que le traitement de l'information par le cerveau consiste en un dialogue ordonné entre des aires ou des « modules » mais qui sont activés de façon simultanée en des régions parfois distantes du cerveau et qu’il demeure très difficile d'identifier les interactions entre ces modules, et encore plus, leur origine…

 

FIN.