{"id":2013,"date":"2021-05-10T17:03:42","date_gmt":"2021-05-10T16:03:42","guid":{"rendered":"https:\/\/www.blog-lecerveau.org\/?p=9471"},"modified":"2022-01-04T21:02:47","modified_gmt":"2022-01-04T20:02:47","slug":"un-arbre-genealogique-de-nos-comportements-et-des-structures-cerebrales-associees","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.blog-lecerveau.org\/debutant\/2021\/05\/10\/un-arbre-genealogique-de-nos-comportements-et-des-structures-cerebrales-associees\/","title":{"rendered":"Un arbre g\u00e9n\u00e9alogique de nos comportements et des structures c\u00e9r\u00e9brales associ\u00e9es"},"content":{"rendered":"

\"\"Il y a, dans le cerveau humain d\u2019aujourd\u2019hui, certaines structures nerveuses qui sont apparues il y a tr\u00e8s longtemps, d\u2019autres plus tard, et d\u2019autres encore plus r\u00e9cemment. D\u00e8s les ann\u00e9es 1960, le neuroanatomiste Paul MacLean avait popularis\u00e9 cette approche \u00e9volutive avec son cerveau \u00e0 trois \u00e9tages<\/a><\/strong>, le reptilien, le limbique et le n\u00e9ocortex. J\u2019ai \u00e9crit ailleurs<\/a> <\/span>pourquoi on sait aujourd\u2019hui qu\u2019il s\u2019agit d\u2019une simplification d\u00e9pass\u00e9e. Mais comme souvent, ce premier d\u00e9broussaillage allait \u00eatre ensuite raffin\u00e9 par des gens comme Jaak Panksepp dont j\u2019ai aussi d\u00e9j\u00e0 parl\u00e9 des consid\u00e9rations \u00e9volutives<\/a> <\/span>dans la gen\u00e8se des \u00e9motions qui font la part belle aux structures sous-corticales communes \u00e0 tous les mammif\u00e8res. Aujourd\u2019hui on va s\u2019int\u00e9resser \u00e0 un chercheur contemporain qui approfondit encore davantage cette tradition. Il s\u2019agit de Paul Cisek<\/a><\/span><\/strong> que j\u2019ai eu la chance de voir quelques fois en conf\u00e9rence puisqu\u2019il travaille \u00e0 l\u2019universit\u00e9 de Montr\u00e9al. J\u2019ai donc d\u00e9j\u00e0 parl\u00e9 de ses travaux dans ce blogue ici<\/a><\/span>, l\u00e0<\/a> <\/span>et encore l\u00e0<\/a><\/span>.\u00a0 Plus r\u00e9cemment, \u00a0en 2019, Cisek a publi\u00e9 un articles intitul\u00e9 Resynthesizing behavior through phylogenetic refinement<\/a><\/strong> qui poursuit la r\u00e9flexion de ses travaux ant\u00e9rieurs sur l\u2019origine phylog\u00e9n\u00e9tique de nos comportements. Je vous propose cette semaine un survol de cet article qui m\u2019a grandement int\u00e9ress\u00e9 parce qu\u2019il m\u2019a rappel\u00e9 un certain cours durant mon baccalaur\u00e9at en biologie sur la morphologie \u00e9volutive des vert\u00e9br\u00e9s. Cours que j\u2019avais ador\u00e9 mais trouv\u00e9 tr\u00e8s difficile. Vous me pardonnerez donc, je l\u2019esp\u00e8re, ce retour aux sources un peu nostalgique. Je vais essayer de vous rendre cela le plus digeste possible. Et comme c\u2019est dense et assez long, on terminera la semaine prochaine.<\/p>\n

\u00c0 la base de la d\u00e9marche de Cisek, il y a l\u2019id\u00e9e que les cat\u00e9gories conceptuelles qu\u2019on utilise depuis toujours pour classer et pour \u00e9tudier les comportements ne sont peut-\u00eatre pas les meilleures quand vient le temps d\u2019essayer d\u2019en d\u00e9cortiquer les m\u00e9canismes sous-jacents dans le cerveau. C\u2019est que ces concepts sont souvent issus de l\u2019histoire de la psychologie, \u00e0 une \u00e9poque o\u00f9 l\u2019on ne pouvait pas vraiment regarder dans le cerveau avec les outils des neurosciences. Avec l\u2019accessibilit\u00e9 de l\u2019imagerie c\u00e9r\u00e9brale dans les ann\u00e9es 1990, on s\u2019est rendu compte qu\u2019il \u00e9tait tr\u00e8s difficile, voire impossible, de trouver des r\u00e9gions ou des circuits nerveux bien d\u00e9finis associ\u00e9s par exemple \u00e0 la moindre \u00e9motion<\/a><\/span><\/strong>. M\u00eame chose pour des concepts couramment utilis\u00e9s en sciences cognitives comme l\u2019attention, la m\u00e9moire de travail ou la prise de d\u00e9cision. Il y a beaucoup de d\u00e9bats sur les r\u00e9seaux c\u00e9r\u00e9braux qui les sous-tendent parce que ce n\u2019est pas \u00e9vident de leur associer des structures c\u00e9r\u00e9brales particuli\u00e8res.<\/p>\n

Ou alors prenez le concept m\u00eame de cognition, qui est ce que tout bon neurobiologiste va avoir tendance \u00e0 placer spontan\u00e9ment entre la perception et l\u2019action. Est-ce que c\u2019est vraiment comme \u00e7a que les cerveaux sont structur\u00e9s ? Ou est-ce qu\u2019on ne pourrait pas d\u00e9velopper une taxonomie diff\u00e9rentes qui refl\u00e8terait davantage les m\u00e9canismes biologiques qui se sont mis en place progressivement ? Et qui auraient donc une meilleure ad\u00e9quation avec ces circuits. Poser la question, c\u2019est un peu y r\u00e9pondre, comme on dit. Mais \u00e7a dit pas comment on pourrait arriver \u00e0 les red\u00e9finir, ces nouveaux\u00a0 concepts. D\u2019o\u00f9 la r\u00e9capitulation g\u00e9n\u00e9alogique vraiment tr\u00e8s instructive que propose l\u2019article de Cisek. Mais pas juste des g\u00e9n\u00e9rations qui nous ont pr\u00e9c\u00e9d\u00e9es : de tous nos anc\u00eatres animaux !<\/p>\n

Tout en haut, on a \u00e9videmment l\u2019apparition de la vie qu\u2019on peut d\u00e9cliner en deux caract\u00e9ristiques principales\u00a0: d\u2019un c\u00f4t\u00e9 on a tout ce qui concerne le m\u00e9tabolisme, le maintien de la structure, l\u2019autopo\u00ef\u00e8se<\/a> <\/span>quoi; et de l\u2019autre on a la m\u00e9moire g\u00e9n\u00e9tique de tout \u00e7a, l\u2019ADN et tout ce qui touche \u00e0 la reproduction (voir l\u2019image en haut de ce billet). Ensuite on va distinguer encore deux choses dans le m\u00e9tabolisme : la physiologie, c\u2019est-\u00e0-dire les r\u00e9gulations internes, des hormones entre autres, qui vont assurer l\u2019\u00e9quilibre de ce milieu int\u00e9rieur; et les comportements qui sont ni plus ni moins que des boucles de r\u00e9gulation, mais \u00e0 l\u2019ext\u00e9rieur de l\u2019organisme. Des boucles qui impliquent donc un mouvement, et donc un comportement, pour \u00e9ventuellement se rapprocher d\u2019une ressource et se l\u2019approprier.<\/p>\n

C\u2019est cette branche des comportements que nous allons maintenant suivre pour parler concr\u00e8tement des premiers animaux multicellulaires avec un syst\u00e8me nerveux rudimentaire. Ils ressemblaient un peu au stade de la gastrula de notre d\u00e9veloppement embryonnaire<\/a><\/span>. Chez ces animaux encore plus ou moins sph\u00e9riques, comme les m\u00e9duses ou les an\u00e9mones de mer d\u2019aujourd\u2019hui, les neurones se r\u00e9partissent d\u00e9j\u00e0 en deux grandes r\u00e9gions. D\u2019abord la r\u00e9gion apicale qui est riche en cellules sensibles aux mol\u00e9cules chimiques en solution et \u00e0 la lumi\u00e8re. C\u2019est elle qui va s\u2019occuper des \u00e9tats comportementaux de base comme la gestion de l\u2019\u00e9nergie ou les cycles d\u2019activit\u00e9 et de repos. Tout \u00e7a en s\u00e9cr\u00e9tant diverses neurohormones, \u00e9tant donn\u00e9 que syst\u00e8me nerveux et hormonal ne sont pas encore vraiment diff\u00e9renci\u00e9s.<\/p>\n

Et puis, \u00e0 l\u2019autre bout de l\u2019animal, d\u2019autres neurones vont contr\u00f4ler les contractions rythmiques qui produisent soit l\u2019aspiration d\u2019eau dans l\u2019organisme ou la propulsion par l\u2019\u00e9jection rapide de cette eau. Ces deux d\u00e9buts de sp\u00e9cialisation du syst\u00e8me nerveux vont donner lieu \u00e0 deux grandes familles de comportements. Dans le premier cas, un comportement qui va contr\u00f4ler l\u2019\u00e9tat g\u00e9n\u00e9ral de l\u2019organisme, ce qu\u2019il a besoin pour demeurer dans un \u00e9tat viable pour son m\u00e9tabolisme. Et dans le deuxi\u00e8me cas, un type de comportement plus tourn\u00e9 vers l\u2019environnement, vers ce qui s\u2019y trouve comme ressource int\u00e9ressante pour cet organisme. Autrement dit, une branche de nos comportements plus tourn\u00e9e vers l\u2019exploitation des ressources autour de l\u2019animal; et une autre tourn\u00e9e plus vers l\u2019exploration de l\u2019environnement pour trouver en premier lieu ces ressources et, in\u00e9vitablement, \u00e9viter les dangers rencontr\u00e9s.<\/p>\n

Ce qui est particuli\u00e8rement int\u00e9ressant ici, c\u2019est qu\u2019on a pu montrer<\/a><\/span><\/strong> que chez plusieurs de ces animaux primitifs, c\u2019est d\u00e9j\u00e0 la mol\u00e9cule de dopamine<\/a> <\/span>qui est s\u00e9cr\u00e9t\u00e9e pour favoriser la recherche de nourriture et son exploitation dans l\u2019environnement imm\u00e9diat de l\u2019animal. Donc un r\u00f4le tr\u00e8s proche de celui que la dopamine joue encore dans la recherche de r\u00e9compense chez les mammif\u00e8res et les humains. Cela montre \u00e0 quel point des choses apparues tr\u00e8s t\u00f4t dans l\u2019\u00e9volution peuvent \u00eatre bien conserv\u00e9es jusqu\u2019\u00e0 nous<\/p>\n

Je n\u2019ai pas le temps d\u2019entrer ici dans tous les d\u00e9tails de l\u2019article, mais on arrive bient\u00f4t aux pr\u00e9curseurs des vert\u00e9br\u00e9s. En gros, leur syst\u00e8me nerveux va suivre la forme de leur corps allong\u00e9 et leur cerveau va \u00eatre constitu\u00e9 de structures nerveuses rudimentaires ressemblant \u00e0 un hypothalamus attach\u00e9 \u00e0 un tronc c\u00e9r\u00e9bral et une moelle \u00e9pini\u00e8re qui vont assurer la nage ondulatoire de ces organismes. Le point important ici, c\u2019est de constater qu\u2019une des fonctions fondamentales du cerveau de ces animaux \u00e9tait de permettre l\u2019alternance entre sa locomotion et son autre \u00e9tat principal de non locomotion, le comportement d\u2019alimentation. Et cette opposition-l\u00e0 va demeurer pr\u00e9sente jusqu\u2019\u00e0 nous.<\/a><\/span><\/strong><\/p>\n

Par la suite, avec l\u2019av\u00e8nement des premiers vert\u00e9br\u00e9s<\/a><\/span><\/strong>, des poissons apparus il y a 530 millions d\u2019ann\u00e9es, la r\u00e9gion apicale du syst\u00e8me nerveux, va continuer d\u2019\u00eatre impliqu\u00e9e dans l\u2019exploitation des ressources pour maintenir l\u2019\u00e9tat d\u2019\u00e9quilibre int\u00e9rieur de l\u2019organisme et va devenir ce qu\u2019on appelle aujourd\u2019hui l\u2019hypothalamus<\/a> <\/span>qui va aussi contr\u00f4ler la temp\u00e9rature les cycles circadiens li\u00e9s \u00e0 la succession des jours et des nuits. Toujours chez les vert\u00e9br\u00e9s, du c\u00f4t\u00e9 de la locomotion assur\u00e9e par le tronc c\u00e9r\u00e9bral et la moelle \u00e9pini\u00e8re va s\u2019ajouter ce qui va bient\u00f4t devenir le m\u00e9senc\u00e9phale. Et \u00e7a, \u00e7a va se faire en parall\u00e8le avec l\u2019apparition de deux yeux, un de chaque c\u00f4t\u00e9 de la t\u00eate, au lieu du spot unique de cellules photosensibles qu\u2019il y avait avant chez les organismes plus primitifs. Quand ces yeux vont commencer \u00e0 avoir une surface r\u00e9tinienne capable de cr\u00e9er une carte topographique en deux dimensions de ce qui se passe dans le monde ext\u00e9rieur, la partie sup\u00e9rieure arri\u00e8re du m\u00e9senc\u00e9phale, le tectum caudal, va recevoir ces aff\u00e9rences et prendre de l\u2019expansion. De sorte qu\u2019il y aura bient\u00f4t dans ce tectum une carte capable d\u2019orienter les r\u00e9ponses de fuite dans la direction oppos\u00e9e aux menaces. Et s\u2019il y a deux menaces, le tectum va faire imm\u00e9diatement une sorte de moyenne topographique qui va amener l\u2019organisme \u00e0 se faufiler entre les deux.<\/p>\n

La partie avant ou rostrale du tectum va produire pour sa part les mouvements d\u2019orientation vers les ressources d\u2019int\u00e9r\u00eat pour l\u2019animal. Autrement dit, elle va coordonner les mouvements d\u2019approche, toujours en lien avec ce que les indices visuels de la r\u00e9tine lui fournissent. Mais dans ce cas-ci, les neurones du tectum rostral ne vont pas fournir une moyenne comme output, ce qui serait compl\u00e8tement m\u00e9sadapt\u00e9 d\u00e8s qu\u2019il y aurait plus qu\u2019une source de nourriture. L\u2019animal tendrait alors \u00e0 se diriger entre les deux, et donc n\u2019en attraperait aucune. Donc ici le calcul va plut\u00f4t \u00eatre de type \u00ab winner-take-all \u00bb, comme on dit en anglais.<\/p>\n

Cette id\u00e9e de comp\u00e9tition entre les neurones o\u00f9 un groupe particulier finit par gagner et remporter toute la mise, c\u2019est-\u00e0-dire devenir la seule commande motrice effective, va devenir un principe tr\u00e8s g\u00e9n\u00e9ral pour la s\u00e9lection des comportements. C\u2019est le cas pour par exemple de la grenouille dont les circuits du tectum agissent comme un v\u00e9ritable d\u00e9tecteur pour les moustiques qui passent \u00e0 proximit\u00e9. Et \u00e7a peut se faire avec des m\u00e9canismes de base aussi simple que l\u2019inhibition lat\u00e9rale, quand des neurones inhibent l\u2019activit\u00e9 de leurs voisins, par exemple. On retrouve \u00e7a d\u00e9j\u00e0 dans le tectum d\u2019animaux aussi anciens que la lamproie. Et \u00e7a peut produire ce type de r\u00e9ponse \u00ab\u00a0winner-take-all\u00a0\u00bb comme on va voir que c\u2019est aussi le cas \u00e0 plein d\u2019endroits dans le cerveau humain.<\/p>\n

Si vous me permettez une derni\u00e8re observation qui m\u2019a int\u00e9ress\u00e9e pour cette semaine, j\u2019ajouterais qu\u2019\u00e0 partir des mammif\u00e8res, le tectum optique va devenir ce qu\u2019on appelle le collicule sup\u00e9rieur. Et quand, chez le rongeur, on stimule sa partie m\u00e9diane, qui re\u00e7oit son information du champ visuel au-dessus de l\u2019animal, \u00e7a produit des comportements d\u00e9fensifs et d\u2019\u00e9vitement. Mais quand on stimule la partie lat\u00e9rale du collicule sup\u00e9rieur, qui re\u00e7oit plus son information du bas du champ visuel de l\u2019animal, \u00e7a produit des comportements app\u00e9titifs d\u2019approche. La beaut\u00e9 de tout \u00e7a c\u2019est que pour un rongeur, les pr\u00e9dateurs s\u2019approchent pas mal toujours d\u2019en haut et la nourriture se trouve pas mal tout le temps par terre, vers le bas.<\/p>\n

Cela est tout \u00e0 fait coh\u00e9rent d\u2019un point de vue \u00e9volutif et donne une id\u00e9e de ce que des gens comme Karl Friston<\/span> veulent dire quand ils parlent du corps d\u2019un animal comme d\u2019un mod\u00e8le de son environnement. On poursuivra donc sur l\u2019\u00e9laboration \u00e9volutive de ces mod\u00e8les corps-cerveau \u00e0 la base de nos comportement la semaine prochaine.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Il y a, dans le cerveau humain d\u2019aujourd\u2019hui, certaines structures nerveuses qui sont apparues il y a tr\u00e8s longtemps, d\u2019autres plus tard, et d\u2019autres encore plus r\u00e9cemment. D\u00e8s les ann\u00e9es 1960, le neuroanatomiste Paul MacLean avait popularis\u00e9 cette approche \u00e9volutive avec son cerveau \u00e0 trois \u00e9tages, le reptilien, le limbique et le n\u00e9ocortex. J\u2019ai \u00e9crit […]<\/p>\n","protected":false},"author":2,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":[],"categories":[8],"tags":[668,83],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.blog-lecerveau.org\/debutant\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/2013"}],"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=2013"}],"version-history":[{"count":2,"href":"https:\/\/www.blog-lecerveau.org\/debutant\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/2013\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":2017,"href":"https:\/\/www.blog-lecerveau.org\/debutant\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/2013\/revisions\/2017"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.blog-lecerveau.org\/debutant\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=2013"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.blog-lecerveau.org\/debutant\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=2013"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.blog-lecerveau.org\/debutant\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=2013"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}