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6 février 2012

Dans les méandres du cerveau humain

Si nos cellules grises conservent une bonne partie de leur mystère, l’évolution de la médecine et des nouvelles technologies permet chaque jour de mieux en comprendre le fonctionnement. Tour d’horizon.

Les scientifiques étudient comment les différentes régions du cerveau communiquent entre elles. (Illustration: Oreste Vinciguerra)
Les scientifiques étudient comment les différentes régions du cerveau communiquent entre elles.

Neuroéconomie, neurosciences cognitives et affectives, psychiatrie génétique: les disciplines visant à mieux comprendre le cerveau humain fleurissent à vue d’œil dans le monde scientifique. «Les nouveaux outils technologiques dont nous disposons nous permettent d’affiner notre connaissance de cet organe», explique le professeur Patrik Vuilleumier, co-directeur du Brain and Behaviour Laboratory de l’Université de Genève.

Parmi les découvertes les plus significatives de cette dernière décennie? L’intense activité qui règne en permanence dans nos cellules grises – «Pour 5% du poids total du corps humain, le cerveau utilise près de 20% de l’énergie consommée par notre organisme» – et un fonctionnement en réseau davantage qu’en zones. Bien sûr, personne ne saurait nier que l’aire de Broca est en charge du langage, mais «ce qui intéresse avant tout les scientifiques aujourd’hui, c’est d’étudier comment les différentes régions communiquent entre elles», poursuit Patrik Vuilleumier. Et de relever également l’influence du monde extérieur sur notre cerveau: certes, la donne génétique est importante, mais notre environnement module constamment notre façon de fonctionner.

Les manières d’exploiter ensuite ces découvertes se déclinent à l’infini. La parole aux experts...

A lire: «Le cerveau pour les Nuls», Dr Frédéric Sedel et Pr Olivier Lyon-Cahen, Ed. First.

Trois domaines de recherche actuels

Le cerveau passionne les spécialistes. Actuellement, trois domaines sont particulièrement au centre de toutes les interrogations. Découvrez-les dans les pages suivantes, balisés par leur titre en gris.

Le cerveau génétique

Alain Malafosse, professeur à 'Université de Genève.
Alain Malafosse, professeur à 'Université de Genève.

Les tendances suicidaires ou meurtrières sont-elles inscrites dans nos gènes? Notre façon de réagir au stress est-elle influencée par des traumatismes de notre enfance? Telles sont les questions sur lesquelles se penche l’unité de recherche de psychiatrie génétique dirigée par le professeur Alain Malafosse à l’Université de Genève.

Les maladies neurologiques sont-elles inscrites à l’avance dans notre cerveau?

Pas nécessairement. Certaines maladies rares, telles que la chorée de Huntington – qui affecte les fonctions motrices et cognitives – sont effectivement héréditaires. En revanche, Alzheimer ou Parkinson s’avèrent plus complexes: il n’existe pas un gène déclencheur unique. Et pour des affections comme la dépression, les tendances suicidaires ou les troubles bipolaires, nous nous rendons compte de plus en plus que notre patrimoine génétique n’est pas seul en cause. Il y contribue certes, mais nous ne pouvons pas nier l’importance de facteurs environnementaux, qui ont même la faculté d’induire des mutations génétiques.

Pouvez-vous nous donner un exemple?

Prenons le cas de personnes ayant souffert de traumatismes durant leur enfance (abus sexuels, maltraitance psychologique, négligence, etc.). On peut observer chez certaines d’entre elles, selon le stade de développement auquel intervient l’événement, une modification chimique de leur ADN. Le gène qui régule leur réaction au stress est transformé. Une fois arrivées à l’âge adulte, elles éprouveront plus de difficulté à faire face aux situations stressantes.

Qu’en est-il des criminels? Est-il possible d’identifier une zone dans leur cerveau expliquant leur passage à l’acte?

Cette question soulève un problème éthique. Aux Etats-Unis, des données génétiques sont d’ores et déjà utilisées lors de procès pour établir des circonstances atténuantes. Mais il serait dangereux de parler de prédisposition inéluctable et de prendre des mesures préventives contre les personnes «à risque». Aujourd’hui l’on sait que l’histoire individuelle peut inverser l’expression génique. En revanche, l’observation de sujets prédisposés à contrôler difficilement leur impulsivité nous permet de mieux comprendre le passage à l’acte et d’envisager de meilleurs traitements.

Roberto Caldara, psychologue et professeur de neurosciences: «Nous disposons de moins de critères pour différencier les Asiatiques et les Africains.» (Photo: Fotolia et istockphoto)
La reconnaissance des visages, l’un des sujets-phares des neurosciences cognitives, est un phénomène physiologique sur lequel notre conscient n’a aucune influence.
La reconnaissance des visages, l’un des sujets-phares des neurosciences cognitives, est un phénomène physiologique sur lequel notre conscient n’a aucune influence. (Photo: Fotolia et istockphoto)
La raison de notre confusion devant des Asiatiques ou Africains (qui, soit dit en passant, connaissent la même confusion quand ils doivent identifier des Européens)? Ce que les scientifiques appellent le «cross-race effect».
La raison de notre confusion devant des Asiatiques ou Africains (qui, soit dit en passant, connaissent la même confusion quand ils doivent identifier des Européens)? Ce que les scientifiques appellent le «cross-race effect». (Photo: Fotolia et istockphoto)
Alors qu’à 3 mois le bébé peut identifier indistinctement tous les visages, cette faculté a d’ores et déjà disparu à l’âge de 9 mois.
Alors qu’à 3 mois le bébé peut identifier indistinctement tous les visages, cette faculté a d’ores et déjà disparu à l’âge de 9 mois. (Photo: Fotolia et istockphoto)

Le cerveau physionomiste

«Ils se ressemblent tous!» Ne le niez pas: cette pensée vous a déjà traversé l’esprit en croisant un groupe d’Asiatiques dans la rue. Une manifestation de nos préjugés raciaux? Point du tout! La reconnaissance des visages, l’un des sujets-phares des neurosciences cognitives, est un phénomène physiologique sur lequel notre conscient n’a aucune influence.

«Grâce à un système d’imagerie cérébrale, nous sommes en mesure d’isoler les zones qui s’activent lorsque nous essayons de reconnaître quelqu’un, explique Roberto Caldara, psychologue et professeur de neurosciences cognitives à l’Université de Fribourg. Or, nous nous rendons compte que le processus est extrêmement rapide.»

La raison de notre confusion devant des Asiatiques ou Africains (qui, soit dit en passant, connaissent la même confusion quand ils doivent identifier des Européens)? Ce que les scientifiques appellent le «cross-race effect». «Déjà dans les années 90, il avait été prouvé que ce phénomène est dû à la fréquence à laquelle nous rencontrons un certain type de visages, souligne Roberto Caldara. Le fait que nous croisions moins souvent la route d’Asiatiques explique notre tendance à les classer dans une petite catégorie homogène. Nous disposons de moins de critères pour les différencier.» Alors qu’à 3 mois le bébé peut identifier indistinctement tous les visages, cette faculté a d’ores et déjà disparu à l’âge de 9 mois. «Plus récemment, les nouvelles technologies d’imagerie nous ont permis d’observer où et comment notre cerveau code les visages: or, ce phénomène s’opère différemment selon que nous ayons affaire à des gens de la même ethnie que nous ou pas.»

A noter que notre sensibilité aux premières impressions – le fait qu’une personne nous paraisse digne de confiance, compétente ou antipathique – est quant à elle quasiment identique face à un Européen ou un Asiatique.

L'enregistrement par encéphalogramme à haute densité permet de mesurer l'activité électrique du cerveau. (Photo:  Sophie Jarlier)
L'enregistrement par encéphalogramme à haute densité permet de mesurer l'activité électrique du cerveau. (Photo: Sophie Jarlier)

Le cerveau emphatique

«Jusqu’à il y a une dizaine d’années, le domaine de l’affect, jugé trop subjectif, n’était pas considéré comme abordable d’un point de vue scientifique.» Co-directeur du Brain and Behaviour Laboratory (ndlr: laboratoire cerveau et comportement) de l’Université de Genève, le professeur Patrik Vuilleumier applaudit les progrès de la médecine, qui permettent aujourd’hui d'étudier de manière très rigoureuse le lien entre émotions et mécanismes physiologiques. «Grâce au développement de nouvelles technologies, nous pouvons étudier comment le cerveau réagit à des stimuli très émotionnels comme l’odorat, ou même lors de leur évocation par la pensée ou l’imagination. Nous comprenons mieux les circuits impliqués dans des maladies psychiatriques comme l’anxiété ou la dépression. Nous avons également découvert que les mêmes zones s’activent lorsque nous souffrons ou que nous observons une autre personne souffrir. Voilà qui nous en dit long sur notre faculté à nous mettre à la place de l’autre et qui pourrait aider à mieux comprendre certains troubles de l’empathie et du comportement social, peut-être même à les traiter.» Les neuro­sciences affectives s’intéressent également à des phénomènes comme la prise de décision, la motivation, l’estimation du risque, donnant naissance ainsi à de nouvelles disciplines telles que la neuroéconomie et la neurofinance.

Auteur: Tania Araman

Photographe: Oreste Vinciguerra