{"id":1313,"date":"2016-09-19T19:29:11","date_gmt":"2016-09-19T18:29:11","guid":{"rendered":"http:\/\/www.blog-lecerveau.org\/?p=5799"},"modified":"2022-01-04T21:04:45","modified_gmt":"2022-01-04T20:04:45","slug":"5799","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.blog-lecerveau.org\/debutant\/2016\/09\/19\/5799\/","title":{"rendered":"\u00ab La cognition incarn\u00e9e \u00bb, s\u00e9ance 3 : Le cerveau humain : d\u00e9veloppement, communication et int\u00e9gration neuronale, organisation g\u00e9n\u00e9rale"},"content":{"rendered":"

\"\"Comme \u00e0 chaque lundi de cet automne<\/span><\/a>, voici un bref aper\u00e7u de la prochaine s\u00e9ance du cours sur\u00a0la \u00ab\u00a0cognition\u00a0incarn\u00e9e\u00a0\u00bb<\/span><\/a> que je donnerai mercredi prochain \u00e0 18h au local A-1745 du pavillon Hubert-Aquin de l\u2019UQAM.<\/p>\n

Et comme indiqu\u00e9 dans le plan de cours<\/span><\/a>, apr\u00e8s avoir fait un survol historique des grands paradigmes en sciences cognitives<\/span><\/a> et remont\u00e9 aux origines des \u00eatres vivants et de la cognition la semaine derni\u00e8re<\/span><\/a><\/span>, on va tenter cette semaine une pr\u00e9sentation g\u00e9n\u00e9rale du cerveau humain. [toutes les pr\u00e9sentations Power Point en pdf des s\u00e9ances pr\u00e9c\u00e9dentes sont disponibles ici<\/span><\/a>]<\/p>\n

Autrement dit, comment se fabrique l\u2019objet le plus complexe de l\u2019univers connu dont nous avons tous et toutes, je me plais \u00e0 le rappeler, un exemplaire unique entre les deux oreilles ! Il sera donc question de d\u00e9veloppement, de communication et int\u00e9gration neuronale, et d\u2019une vue d\u2019ensemble de son organisation g\u00e9n\u00e9rale, particuli\u00e8rement celle de son cortex (qui repr\u00e9sente environ 80% du poids du cerveau humain).<\/p>\n

Repla\u00e7ons-nous dans une perspective \u00e9volutive (c\u2019est toujours fort \u00e9clairant). Nous avons, nous les humains, un anc\u00eatre commun avec les grands singes actuels qui vivait il y a 6 \u00e0 7 millions d\u2019ann\u00e9es. Nous ne descendons donc \u00e9videmment pas des chimpanz\u00e9s ou des gorilles actuels qui sont plut\u00f4t nos lointains cousins. Des cousins avec qui nous partageons plus de 98% de notre mat\u00e9riel g\u00e9n\u00e9tique malgr\u00e9 nos diff\u00e9rences comportementales \u00e9videntes.<\/p>\n

Car d\u2019une part, si l\u2019on compare les chimpanz\u00e9s et les bonobos, les deux esp\u00e8ces les plus proches de nous qui avaient un anc\u00eatre commun il y a environ 1 \u00e0 2 millions d\u2019ann\u00e9es, on peut observer des diff\u00e9rences notables dans leurs comportements. L\u2019organisation sociale des chimpanz\u00e9s est patriarcale, domin\u00e9 par un m\u00e2le alpha, ils sont agressifs, politiques, etc. Chez les bonobos, c\u2019est plut\u00f4t les femelles qui sont dominantes, il n\u2019y a pas de guerres entre les groupes et les interactions sexuelles sont fr\u00e9quentes.<\/p>\n

Mais ces diff\u00e9rences sont bien peu de chose si on les compare \u00e0 ce qui s\u2019est pass\u00e9 durant les 2-3 derniers millions d\u2019ann\u00e9es d\u2019hominisation<\/span><\/a><\/span>. La lign\u00e9e humaine a d\u2019abord \u00ab invent\u00e9 \u00bb le langage<\/span><\/a><\/span>, puis est pass\u00e9e de chasseurs-cueilleurs \u00e0 agriculteurs, \u00e0 travailleurs d\u2019usine et finalement \u00e0 travailleur autonome pr\u00e9caire un monde num\u00e9rique de plus en plus virtuel ! On n\u2019arr\u00eate pas le progr\u00e8s, comme dirait l\u2019autre\u2026 Cela fait beaucoup de changements durant sensiblement la m\u00eame p\u00e9riode o\u00f9 les chimpanz\u00e9s et les bonobos se sont certes distingu\u00e9s, mais ont continu\u00e9 tous deux \u00e0 vivre dans la for\u00eat et de se r\u00e9fugier dans les arbres en cas de danger.<\/p>\n

Que s\u2019est-il donc pass\u00e9 avec le cerveau humain durant ces derniers millions d\u2019ann\u00e9es pour justifier un tel \u00e9cart ? En gros, il a tripl\u00e9 de volume par rapport \u00e0 nos cousins chimpanz\u00e9s et bonobos. Plusieurs hypoth\u00e8ses pouvant avoir agi de concert sont encore d\u00e9battues pour expliquer l\u2019origine de cette expansion c\u00e9r\u00e9brale spectaculaire : la fabrication d\u2019outils (car elle n\u00e9cessite pr\u00e9cision motrice, m\u00e9moire et planification); la chasse (suivre et pr\u00e9dire le parcours du gibier est facilit\u00e9 par la m\u00e9moire fournie par un gros cerveau); les r\u00e8gles sociales complexes (un plus gros cerveau aide \u00e0 assimiler des conduites sociales complexes); le langage (plusieurs pensent qu\u2019il s\u2019agit d\u2019une adaptation survenue tr\u00e8s t\u00f4t chez les hominid\u00e9s).<\/p>\n

Cette augmentation de la taille du cerveau humain, due principalement \u00e0 l\u2019expansion de sa surface corticale, am\u00e8ne \u00e9videmment plus de neurones et donc des capacit\u00e9s computationnelles (et donc cognitives) plus grandes. Nous reviendrons dans un moment sur le type de cortex particulier qui a b\u00e9n\u00e9fici\u00e9 de cette expansion, mais d\u2019abord un petit d\u00e9tour par le d\u00e9veloppement du cerveau<\/span><\/a><\/span> au d\u00e9but de la vie d\u2019un individu.<\/p>\n

Compar\u00e9 au chimpanz\u00e9, c\u2019est surtout apr\u00e8s la naissance que le cerveau humain continue d\u2019augmenter sa taille pour atteindre plus de 3 fois celle du chimpanz\u00e9. Cette \u00ab n\u00e9ot\u00e9nie \u00bb du b\u00e9b\u00e9 humain va le rendre grandement d\u00e9pendant d\u2019influences ext\u00e9rieures gr\u00e2ce \u00e0 l\u2019importante plasticit\u00e9 c\u00e9r\u00e9brale<\/span><\/a><\/span> d\u00e9coulant de cette maturation lente et prolong\u00e9e (cette question de la plasticit\u00e9 sera d\u2019ailleurs explor\u00e9e en d\u00e9tail la semaine prochaine).<\/p>\n

Plusieurs consid\u00e8rent que cette vuln\u00e9rabilit\u00e9 du b\u00e9b\u00e9 humain durant ses premi\u00e8res ann\u00e9es a pu jouer un r\u00f4le crucial dans la transition des grands singes aux humains. Le support familial qui leur est n\u00e9cessaire aurait fa\u00e7onn\u00e9 profond\u00e9ment le mode d\u2019organisation social particulier des humains. Comme l\u2019\u00e9crit Bernard Chapais dans Primeval Kinship: How Pair-Bonding Gave Birth to Human Society<\/span><\/a><\/span> (2008), le ph\u00e9nom\u00e8ne du lien matrimonial \u00e0 long terme chez l\u2019humain serait fondamental. Autrement dit le fait que nous nous attachons \u00e0 notre partenaire sexuel et formons avec lui des liens suffisamment durables pour \u00e9lever nos enfants, qui du coup reconnaissent le monsieur vivant avec leur m\u00e8re comme \u00e9tant\u2026 leur p\u00e8re ! Ce ph\u00e9nom\u00e8ne, impossible chez les chimpanz\u00e9s, aurait facilit\u00e9 certaines alliances entre les groupes humains qui seraient aujourd\u2019hui \u00e0 la base de nos soci\u00e9t\u00e9s complexes.<\/p>\n

Mais revenons \u00e0 l\u2019expansion corticale en suivant cette fois Randy Buckner et Fenna Krienen qui, dans un article de 2013 intitul\u00e9 \u00ab The evolution of distributed association networks in the human brain<\/span><\/a><\/span> \u00bb, attiraient l\u2019attention sur le passage d\u2019une organisation des circuits c\u00e9r\u00e9braux \u00e0 pr\u00e9dominance sensori-motrice chez les mammif\u00e8res plus primitifs vers une organisation impliquant de plus en plus de cortex dit \u00ab associatif \u00bb chez l\u2019humain. Cette expansion \u00ab disproportionn\u00e9e \u00bb du cortex associatif humain proviendrait du d\u00e9tachement de larges portions de ce cortex \u00e0 partir des hi\u00e9rarchies sensorimotrices primaires.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Sans entrer dans les d\u00e9tails des m\u00e9canismes possibles de ce d\u00e9tachement (comme nous le ferons durant le cours de mercredi), disons simplement que des mutations auraient permis la duplication de r\u00e9gions c\u00e9r\u00e9brales qui n\u2019auraient plus \u00e9t\u00e9 en contact direct avec le monde ext\u00e9rieur comme les aires sensorimotrices. Par cons\u00e9quent, elles se seraient davantage c\u00e2bl\u00e9es entre elles, favorisant ainsi les r\u00e9seaux c\u00e9r\u00e9braux largement distribu\u00e9s dans les parties associatives des lobes frontaux, pari\u00e9taux et temporaux.<\/span><\/a><\/span><\/p>\n

Qu\u2019ont pu apporter \u00e0 notre esp\u00e8ce ces vastes r\u00e9gions corticales associatives ? Beaucoup de choses. D\u2019abord un plus grand spectre d\u2019int\u00e9gration d\u2019information sensorielle et la g\u00e9n\u00e9ration de patterns moteurs plus complexes. Ensuite, elles ont pu amener un plus grand contr\u00f4le dit \u00ab top down <\/span><\/a><\/span>\u00bb, c\u2019est-\u00e0-dire qui favorise certaines d\u00e9lib\u00e9rations plus complexes quand on ne trouve pas automatiquement une r\u00e9ponse comportementale famili\u00e8re. Enfin, ces r\u00e9seaux install\u00e9s en quelque sorte \u00ab en parall\u00e8le \u00bb sur les boucles sensorimotrices permettraient de traiter de l\u2019information de mani\u00e8re \u00ab d\u00e9tach\u00e9e \u00bb de celle-ci, correspondrait \u00e0 des \u00ab processus mentaux internes \u00bb o\u00f9 l\u2019humain est particuli\u00e8rement performant, comme se souvenir, imaginer le futur, porter des jugements sociaux, et toute autre activit\u00e9 cognitive qui manipule de l\u2019information dans la m\u00e9moire de travail.<\/span><\/a><\/span><\/p>\n

En effet, les exp\u00e9riences d\u2019imagerie c\u00e9r\u00e9brale ont maintes fois mis en \u00e9vidence pour des t\u00e2ches de m\u00e9morisation et d\u2019imagination du futur l\u2019implication d\u2019un r\u00e9seau \u00e0 grande \u00e9chelle impliquant tr\u00e8s largement ces zones associatives corticales, r\u00e9seau maintenant connu sous l\u2019expression
\nde \u00ab r\u00e9seau du mode par d\u00e9faut<\/span><\/a><\/span> \u00bb.<\/p>\n

Comme l\u2019indique le titre de cette pr\u00e9sentation, on abordera aussi cette semaine les m\u00e9canismes de base qui permettent aux neurones de communiquer rapidement entre eux. Ceci, bien entendu, va permettre une r\u00e9ponse motrice ad\u00e9quate mais surtout rapide pour acqu\u00e9rir dans l\u2019environnement les ressources n\u00e9cessaires aux animaux pour maintenir leur structure. Ces ressources, la gazelle pour le gu\u00e9pard par exemple, passent en effet parfois tr\u00e8s vite contrairement aux plantes qui peuvent tranquillement produire leurs constituants en utilisant directement l\u2019\u00e9nergie solaire, comme on l\u2019a vu la semaine derni\u00e8re.<\/span><\/a><\/span><\/p>\n

Ces m\u00e9canismes, que ce soit la conduction \u00e9lectrochimique<\/span><\/a><\/span> de l\u2019influx nerveux ou la transmission chimique synaptique<\/span><\/a><\/span>, j\u2019en ai abondamment parl\u00e9 dans les pages du premier th\u00e8me du Cerveau \u00e0 tous les niveaux<\/span><\/a><\/span>. J\u2019ai aussi pu faire certaines mises \u00e0 jour, en particulier de dogmes qui sont tomb\u00e9s<\/span><\/a><\/span> depuis quelques d\u00e9cennies, \u00e0 travers diverses pr\u00e9sentations<\/span><\/a><\/span>. Je vous invite donc \u00e0 explorer ces pages si le sujet vous int\u00e9resse.<\/p>\n

Je me contenterai pour finir de dire un mot sur l\u2019int\u00e9gration neuronale, \u00e0 savoir cette formidable facult\u00e9 des neurones d\u2019\u00eatre capables d\u2019int\u00e9grer des donn\u00e9es, de prendre des d\u00e9cisions fond\u00e9es sur ces donn\u00e9es, et d\u2019envoyer des signaux aux autres cellules en fonction du r\u00e9sultat de cette int\u00e9gration. Bref de faire des calculs (des \u00ab computations \u00bb, en anglais). Mais des calculs d\u2019un type particulier qui ne sont ni digitaux comme ceux d\u2019un ordinateur <\/span><\/a><\/span>qui effectue ses op\u00e9rations \u00e0 partir d’\u00e9tats discrets d’un syst\u00e8me binaire (des \u00ab\u00a00\u00a0\u00bb et des \u00ab\u00a01\u00a0\u00bb), ni analogiques comme les anciens disques de musique en vinyle o\u00f9 c’\u00e9tait les variations continues du contour des sillons qui codait l’information.<\/p>\n

Les computations neuronales sont, de l\u2019avis de plusieurs, d\u2019un autre type, int\u00e9grant \u00e0 la fois des aspects digitaux (le caract\u00e8re tout ou rien des potentiels d\u2019action<\/span><\/a><\/span>) et des aspects analogiques (la fr\u00e9quence des trains de potentiels d\u2019action, les potentiels gradu\u00e9s re\u00e7us constamment sur les dendrites par d\u2019autres neurones). C\u2019est d\u2019ailleurs ce qui les rend si difficiles \u00e0 simuler sur des ordinateurs malgr\u00e9 la puissance de plus en plus grande des r\u00e9seaux connexionnistes de neurones virtuels (qui n\u2019int\u00e8grent pas encore tous les aspects de la computation neuronale).<\/p>\n

Et en plus, comme si ce n\u2019\u00e9tait d\u00e9j\u00e0 pas assez complexe, l\u2019efficacit\u00e9 des connexions entre les neurones varie continuellement en fonction de l\u2019exp\u00e9rience de l\u2019individu. Ce sont donc ces m\u00e9canismes de plasticit\u00e9 synaptique (et extra-synaptiques!) qui s\u2019ajoutent \u00e0 la m\u00e9canique computationnelle de base des neurones (et qui forment le substrat de ce qu\u2019on appelle la m\u00e9moire<\/span><\/a><\/span>) que nous allons explorer la semaine prochaine.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Comme \u00e0 chaque lundi de cet automne, voici un bref aper\u00e7u de la prochaine s\u00e9ance du cours sur\u00a0la \u00ab\u00a0cognition\u00a0incarn\u00e9e\u00a0\u00bb que je donnerai mercredi prochain \u00e0 18h au local A-1745 du pavillon Hubert-Aquin de l\u2019UQAM. Et comme indiqu\u00e9 dans le plan de cours, apr\u00e8s avoir fait un survol historique des grands paradigmes en sciences cognitives et […]<\/p>\n","protected":false},"author":2,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":[],"categories":[8],"tags":[681,357,682,683],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.blog-lecerveau.org\/debutant\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1313"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.blog-lecerveau.org\/debutant\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.blog-lecerveau.org\/debutant\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.blog-lecerveau.org\/debutant\/wp-json\/wp\/v2\/users\/2"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.blog-lecerveau.org\/debutant\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=1313"}],"version-history":[{"count":5,"href":"https:\/\/www.blog-lecerveau.org\/debutant\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1313\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":1318,"href":"https:\/\/www.blog-lecerveau.org\/debutant\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1313\/revisions\/1318"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.blog-lecerveau.org\/debutant\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=1313"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.blog-lecerveau.org\/debutant\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=1313"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.blog-lecerveau.org\/debutant\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=1313"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}