{"id":2605,"date":"2022-04-25T20:12:16","date_gmt":"2022-04-25T19:12:16","guid":{"rendered":"https:\/\/www.blog-lecerveau.org\/?p=10466"},"modified":"2022-05-02T17:23:02","modified_gmt":"2022-05-02T16:23:02","slug":"10466","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.blog-lecerveau.org\/debutant\/2022\/04\/25\/10466\/","title":{"rendered":"Journal de bord de Notre cerveau \u00e0 tous les niveaux : l’int\u00e9gration neuronale"},"content":{"rendered":"

\"\"<\/a>Je poursuis cette semaine l\u2019\u00e9criture du \u00ab journal de bord \u00bb du livre sur le cerveau et les comportements humains que j\u2019ai \u00e9crit durant la pand\u00e9mie. Commenc\u00e9 en janvier dernier<\/a> <\/span>dans la foul\u00e9e du 20e<\/sup> anniversaire du Cerveau \u00e0 tous les niveaux<\/a><\/span>, ce journal me permet de vous faire part de mes r\u00e9flexions au fil de la relecture du bouquin. Apr\u00e8s le chapitre 1 qui portait sur le \u00ab connais-toi toi-m\u00eame \u00bb de Socrate \u00e0 l\u2019heure des sciences cognitives<\/a> <\/span>et le chapitre 2 sur l\u2019\u00e9volution cosmique, chimique et biologique<\/a><\/span> qui a permis l\u2019\u00e9mergence des syst\u00e8mes nerveux, je viens de terminer la r\u00e9\u00e9criture du chapitre 3 sur notre\u00a0 grammaire neuronale. J\u2019ai racont\u00e9 maintes fois cette histoire d\u00e9j\u00e0. C\u2019est ma formation de base, l’\u00e9lectrophysiologie des m\u00e9canismes de la communication neuronale. J\u2019en parle un peu plus loin dans le livre de \u00ab\u00a0mon histoire d\u2019amour avec mon mollusque\u00a0\u00bb, l\u2019aplysie, dont j\u2019avais caract\u00e9ris\u00e9 durant ma ma\u00eetrise un groupe de neurones sensoriels<\/a><\/strong><\/span>.<\/p>\n

J\u2019ai eu beau pendant deux ans de ma vie empaler quasi quotidiennement des neurones pour enregistrer leur activit\u00e9 \u00e9lectrique, je ne me suis jamais habitu\u00e9 \u00e0 leur caract\u00e9ristique sans doute la plus \u00e9tonnante : leur capacit\u00e9 d\u2019int\u00e9gration de tous les signaux qui lui parviennent \u00e0 tout moment afin de d\u00e9terminer \u00e0 chaque instant si ce neurone-l\u00e0 va, \u00e0 son tour, \u00e9mettre ou non un influx nerveux. J\u2019ai coutume de r\u00e9sumer \u00e7a avec une citation que j\u2019ai toujours trouv\u00e9 tr\u00e8s belle et que je traduis ici librement\u00a0:<\/p>\n

\u00ab Le fait qu\u2019une cellule vivante se soit adapt\u00e9e en une structure capable de recevoir et 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 est un exploit remarquable de l’\u00e9volution. \u00bb. – Dharmendra Modha<\/a> <\/span><\/strong><\/p><\/blockquote>\n

Bien entendu le mot d\u00e9cision, qu\u2019on associe spontan\u00e9ment \u00e0 une d\u00e9cision humaine consciente, ne d\u00e9crit pas ce qui se passe dans chacun de nos neurones. Parce que l\u2019int\u00e9gration qui s\u2019y d\u00e9roule (un terme qui d\u00e9crit pas mal mieux ce qui se passe vraiment) va se faire tout seul. C\u2019est-\u00e0-dire que les excitations et les inhibitions que re\u00e7oit le neurone \u00e0 tout moment vont s\u2019additionner et se soustraire comme on vient de le dire, mais ce qui va d\u00e9terminer si un autre influx nerveux va repartir dans le second neurone, c\u2019est le niveau du potentiel de membrane \u00e0 un endroit tr\u00e8s pr\u00e9cis : le tout d\u00e9but de l\u2019axone qui part du corps cellulaire. Cet \u00e0 cet endroit que les canaux ioniques qui se trouvent dans la membrane vont changer pour devenir les canaux d\u00e9pendants du voltage typiques de l\u2019axone. Et donc si la somme des potentiels excitateurs et inhibiteurs en provenance de toutes les synapses du neurone est sup\u00e9rieure \u00e0 cet endroit pr\u00e9cis au seuil de d\u00e9clenchement de l\u2019influx nerveux, autour de \u2013 55 \u00e0 \u2013 50 millivolts, eh bien un potentiel d\u2019action va \u00eatre g\u00e9n\u00e9r\u00e9.<\/p>\n

C\u2019est pour \u00e7a qu\u2019on appelle parfois cette r\u00e9gion au d\u00e9but de l\u2019axone la \u00ab\u00a0zone g\u00e2chette\u00a0\u00bb, parce que c\u2019est de l\u00e0 que part pour ainsi dire le coup de feu de l\u2019influx nerveux. Et donc on voit comment la \u00ab\u00a0d\u00e9cision\u00a0\u00bb, entre guillemets, d\u2019\u00e9mettre ou non un influx nerveux va d\u00e9pendre \u00e0 chaque instant de tout ce que le neurone est en train de recevoir en termes d\u2019excitation ou d\u2019inhibition<\/a><\/span> partout sur ses dendrites et son corps cellulaire.<\/p>\n

Et c\u2019est comme \u00e7a qu\u2019on en est venu \u00e0 distinguer des ph\u00e9nom\u00e8nes de base de l\u2019int\u00e9gration neuronale. Ce qu\u2019on appelle par exemple la sommation temporelle<\/strong>, quand deux stimuli arrivent \u00e0 une m\u00eame synapse tr\u00e8s vite l\u2019un apr\u00e8s l\u2019autre. La d\u00e9polarisation caus\u00e9e par le premier ne s\u2019est pas encore estomp\u00e9e quand le deuxi\u00e8me arrive, qui embarque en quelque sorte par-dessus, ce qui augmente les chances d\u2019atteindre le seuil de d\u00e9clenchement du potentiel d\u2019action. Ou bien ce qu\u2019on appelle la sommation spatiale<\/strong>, c\u2019est-\u00e0-dire le fait qu\u2019\u00e0 un moment donn\u00e9, il y a des excitations ou des inhibitions qui arrivent en m\u00eame temps mais \u00e0 diff\u00e9rents endroits sur les dendrites ou le corps cellulaire, et que tout \u00e7a va s\u2019additionner ou se soustraire au fur et \u00e0 mesure de leur diffusion le long de la membrane. Et donc il faut voir le potentiel de membrane d\u2019un neurone comme quelque chose de dynamique qui fluctue constamment au gr\u00e9 des excitations et des inhibitions qu\u2019un neurone re\u00e7oit. Et produisant un potentiel d\u2019action chaque fois que ce potentiel de membrane d\u00e9passe le seuil au niveau de la zone g\u00e2chette de l\u2019axone.<\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

Cette int\u00e9gration-l\u00e0 de tous ces signaux permet au neurone d\u2019effectuer des op\u00e9rations logiques de base comme ET, OU, NON-ET<\/a><\/span><\/strong>, etc. En fait, des travaux r\u00e9cents<\/a><\/span><\/strong> montrent que m\u00eame de simples bouts de dendrites de certains neurones arrivent \u00e0 faire \u00e7a<\/a><\/span> !<\/p>\n

Si on prend par exemple les deux exemples pr\u00e9c\u00e9dents de sommation temporelle ou spatiale qui r\u00e9ussissent \u00e0 produire un influx nerveux. \u00c7a peut \u00eatre vu comme une fonction logique ET dans le sens o\u00f9, dans une fen\u00eatre temporelle donn\u00e9e, \u00e7a prend l\u2019activation de telle synapse ET de telle autre pour que le neurone r\u00e9ponde. On peut aussi qualifier ce type de computation de \u00ab\u00a0d\u00e9tecteur de co\u00efncidence\u00a0\u00bb. On verra plus loin dans le livre que \u00e7a joue un r\u00f4le important dans certains types d\u2019apprentissage.<\/p>\n

De la m\u00eame fa\u00e7on, si on a un neurone dont les influx nerveux sont d\u00e9clench\u00e9s suite \u00e0 l\u2019activation de synapses sur tel dendrite OU tel autre, tu as ce qu\u2019il faut pour impl\u00e9menter la fonction logique OU. Et on peut en imaginer d\u2019autres, qui combinent diff\u00e9rents \u00e9v\u00e9nements sur les dendrites. Par exemple si on a\u00a0 une synapse inhibitrice situ\u00e9e sur la voie d\u2019une excitation suffisante pour provoquer le d\u00e9clenchement d\u2019un influx nerveux, mais que cette inhibition est assez forte pour l\u2019emp\u00eacher, on a ici comme un veto possible par cette connexion inhibitrice si elle est active. Ces capacit\u00e9s de calcul des neurones ont pas mal aliment\u00e9 les analogies entre le cerveau est les ordinateurs, pour le meilleur, et surtout pour le pire.<\/p>\n

Tout \u00e7a pour dire que la quantit\u00e9 d\u2019influx nerveux que va \u00e9mettre un neurone pendant un certain temps refl\u00e8te ce qui s\u2019est pass\u00e9 dans son r\u00e9seau dendritique durant cette p\u00e9riode. Et donc ce nombre de potentiel d\u2019action par unit\u00e9 de temps, une seconde par exemple, est porteur d\u2019information. Le taux de d\u00e9charge d\u2019un neurone, comme on l\u2019appelle, est donc un des v\u00e9hicules principaux dont disposent les neurones pour s\u2019\u00e9changer de l\u2019information. On a beaucoup mis l\u2019accent l\u00e0-dessus au d\u00e9but, mais on sait maintenant que les neurones peuvent s\u2019\u00e9changer de l\u2019information par d\u2019autres strat\u00e9gies, notamment en adoptant une activit\u00e9 rythmique et en synchronisant ces oscillations avec d\u2019autres neurones, comme on va le voir aussi dans un chapitre ult\u00e9rieur du livre.<\/p>\n

Je vais arr\u00eater ici pour l\u2019avant-go\u00fbt de ce 3e<\/sup> chapitre. Sinon pour ajouter qu\u2019apr\u00e8s avoir \u00e9crit pendant 20 ans dans un site web et dans un blogue, le retour \u00e0 un support papier avec l\u2019impossibilit\u00e9 de faire des hyperliens quand on r\u00e9f\u00e8re \u00e0 d\u2019autres chapitres ou \u00e0 des articles en r\u00e9f\u00e9rence me frustre parfois un peu. Mais on a trouv\u00e9 quelques trucs dans le livre pour r\u00e9f\u00e9rer simplement \u00e0 des pages du site et du blogue du Cerveau \u00e0 tous les niveaux<\/a><\/span>, ainsi qu\u2019aux nombreux articles en r\u00e9f\u00e9rence. Parce que je vois le livre, le site et le blogue comme formant un tout organique, intimement interreli\u00e9s, o\u00f9 les limites de chacun sont compens\u00e9s par les avantages des autres.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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