4e
numéro de Planète Pagode : janvier à mars
2002
Le journal du réseau des acteurs de la culture scientifique,
technique et industrielle dans le Rhône.
Dossier
: Voir dans le cerveau
Réalisé par Anne-Laure FERLAT,
Rédactrice en chef de Planète Pagode
Cerveau,
organe situé dans le crâne, responsable de la conscience,
de la pensée, de la mémoire et du contrôle
de toutes les fonctions du corps.
Ce
dossier vous propose de le découvrir à travers :
Un peu d'anatomie
Le cerveau humain est un organe relativement petit puisqu'il ne
pèse que 1,4 kg environ, ce qui représente à
peine plus de 2 % du poids total corporel total. Il repose dans
la boîte crânienne qui le protège. Si le cerveau
ne représente qu'une partie infime de notre corps, c'est
lui qui interprète toutes les informations sur le monde
extérieur et c'est vers lui que convergent toutes celles
concernant notre organisme pour être traitées.
Le cerveau
contrôle l'aspect moteur de nos actions et tous nos mouvements
: notre façon de marcher, de courir, de nous brosser les
dents, de faire du sport, de jouer d'un instrument de musique,
etc. Il régit aussi des fonctions automatiques ou végétatives,
telles que les battements du cœur, la respiration et la pression
artérielle.
Toutes les
informations provenant des organes sensoriels (les yeux, les oreilles,
le nez ou les récepteurs tactiles de la peau) sont transmises
au cerveau qui les analyse et les interprète afin de réagir
en conséquence.
Le cerveau régule l'activité du système endocrinien,
à l'origine de nombreux processus physiologiques, comme
la reproduction, le métabolisme et la croissance.
Des fonctions plus complexes, telles que l'attention, la conscience,
le sommeil, la mémoire, l'imagination, la pensée
et la créativité dépendent aussi du cerveau.
Mais leurs mécanismes ne sont que très partiellement
élucidés. Nous réagissons à la fois
de manière automatique et consciente à notre environnement
en fonction des circonstances et de notre expérience.
Pour remplir toutes ces fonctions, le cerveau doit disposer de
capacités exceptionnelles de traitement de l'information.
Cette aptitude est fournie par un immense réseau de cellules
interconnectées. Le cerveau compte environ 100 milliards
de neurones (cellules nerveuses). Il existe de nombreux types
de neurones que l'on distingue par leur forme et la nature de
leurs connexions (cytoarchitecture) et par leurs propriétés
biochimiques.
Le cerveau, divisé en deux parties symétriques appelées
hémisphères, comporte trois régions principales
: l'encéphale antérieur,
le mésencéphale et l'encéphale
postérieur. Il comprend en outre des cavités,
appelées ventricules, au nombre de quatre.
Les
fonctions cérébrales
Les
hémisphères du cerveau se ressemblent, mais ne sont
pas identiques. Chacun d'eux contrôle la moitié du
corps qui se trouve du côté opposé, ainsi
l'hémisphère droit reçoit les informations
provenant du côté gauche du corps, et, inversement,
l'hémisphère gauche contrôle le côté
droit du corps. Le cerveau se divise en territoires dont les fonctions
sont diverses. Chacune de ces régions reçoit des
données provenant des organes sensoriels ou venant de régions
cérébrales différentes.
Dans
le cortex, on distingue des zones primaires, secondaires et associatives
de gestion des informations.
- L'aire sensorielle primaire procède à l'analyse
des informations émanant directement, ou presque, des divers
récepteurs sensoriels de l'organisme. A chaque sens correspond
une zone primaire différente dont l'organisation est souvent
topographique (les sensations correspondant à des parties
voisines du corps sont regroupées dans une zone donnée
de l'aire primaire, formant ainsi une cartographie de l'organisme).
Dans le cas de l'ouïe (la perception des sons par l'audition),
on retrouve une configuration tonatopique et les informations
sont organisées par tonalités ou fréquence
sonore.
- Dans les aires sensorielles secondaires, l'information subit
une analyse plus complexe. Le cortex associatif combine les informations
provenant de diverses zones cérébrales.
Chacun
des lobes du cortex cérébral traite des informations
spécifiques et accomplit des fonctions différentes.
On ne connaît pas encore précisément les fonctions
de chacune des régions et il ne s'agit pour l'instant que
d'approximations générales.
| Région
du cerveau |
Fonction
associée |
| Les
lobes frontaux |
la
planification et le contrôle des mouvements. Les lobes
frontaux comprennent le cortex moteur primaire intervenant
dans le contrôle des mouvements volontaires. Les cellules
de ce cortex sont organisées de manière topographique,
des neurones voisins contrôlant des muscles voisins. |
|
Les lobes occipitaux |
traitement
des informations visuelles primaires. Les lobes occipitaux
transmettent les informations visuelles primaires aux lobes
pariétaux et temporaux. |
| Les
lobes pariétaux |
analyse
des données somatosensitives (des sensations provenant
de la peau, des muscles et des articulations) |
| Les
lobes temporaux |
réception
des informations auditives venant de l'oreille interne |
| indispensable
à la reconnaissance et à la classification des
objets, et à la mémorisation à long terme |
| joue
aussi un rôle dans certains aspects du langage |
| Le
système limbique |
contrôle
la motivation, les émotions et l'apprentissage |
|
Les
noyaux gris centraux
|
la
maîtrise du mouvement |
| Le
thalamus |
transmet
les informations sensorielles (émises par les récepteurs)
jusqu'au cortex |
| Les
cellules du corps genouillé latéral dorsal |
réception
des informations visuelles et relai vers le cortex visuel
primaire |
| L'hypothalamus |
contrôle
une grande partie du système endocrinien et régule
de nombreuses fonctions fondamentales telles que la faim et
la soif |
| Le
toit du mésencéphale (fait partie des systèmes
visuels et auditifs) |
Il est tout particulièrement impliqué dans la
genèse des réflexes et des réactions
motrices à divers stimuli. |
| La
formation réticulée |
intervient
dans les fonctions du sommeil, d'éveil et d'attention,
dans les mouvements musculaires et divers réflexes
vitaux tels que les battements de cœur. |
| La
substance grise périaqueducale |
responsable
de la médiation de la douleur |
|
Le locus niger |
contrôle
en partie la motricité musculaire |
| Le
cervelet |
reçoit
des informations provenant de tous les systèmes sensoriels
et supervise tous les mouvements musculaires dirigés
par le cerveau. Il intègre ces informations, les compare
avec les mouvements en cours et les mouvements intentionnels.
Il modifie ensuite les signaux transmis à l'organisme
par le cerveau, pour coordonner et enchaîner les mouvements.
|
| La
protubérance annulaire |
semble
être importante pour le sommeil et l'éveil |
| Le
bulbe rachidien |
contrôle
des fonctions vitales telles que la régulation du système
cardio-vasculaire, la respiration et la tonicité musculaire.
|
La
latéralisation
Environ 90 % de la
population utilisent préférentiellement la main
droite pour accomplir des tâches manuelles. Ce phénomène
est lié au fonctionnement du cerveau et en particulier
à la fonction du langage. En effet, chez 95 % des droitiers,
l'hémisphère gauche est l'hémisphère
du langage. Seuls 70 % des gauchers présentent cette dominance
; 15 % présentent une dominance de l'hémisphère
droit et les 15 % restant voient leur fonction linguistique dirigée
indifféremment par les deux hémisphères.
Il existe d'autres fonctions latéralisées, telles
que la reconnaissance des visages et la perception de l'espace.
Ces fonctions peuvent disparaître en cas de lésion
cérébrale unilatérale. C'est d'ailleurs souvent
en observant les sujets victimes de lésions cérébrales
que l'on a compris le fonctionnement du cerveau.
Les
lésions cérébrales
Après l'âge
de vingt et un an, nous perdons chaque jour des milliers de neurones.
C'est un phénomène naturel et spontané. Il
existe en outre un certain nombre de maladies, telles que la maladie
de Parkinson, la maladie d'Alzheimer, les tumeurs du cerveau,
qui augmentent cette dégénérescence cellulaire.
Les neurones peuvent aussi être endommagés par une
blessure à la tête ou par un problème d'irrigation
des tissus cérébraux (attaque ou accident vasculaire
cérébral). Enfin, il peut arriver que les chirurgiens
soient obligés de retirer une partie des tissus en procédant
à l'ablation d'une tumeur cérébrale.
Lorsque des cellules d'une région spécifique sont
lésées, les troubles observés correspondent
aux fonctions organiques normalement assurées par cette
région. Lorsque la pathologie est plus diffuse et que des
cellules meurent quelle que soit leur localisation, on constate
l'apparition de troubles démentiels (perte des fonctions
cérébrales globales), de pertes de la mémoire,
de troubles de la personnalité et du raisonnement.
Ces symptômes peuvent entraîner des symptômes
psychologiques tels qu'un isolement social, des modifications
brusques de l'humeur, de l'anxiété, des oublis et
une négligence de soi.
Les sujets victimes de ces troubles sont généralement
conscients, du moins au début, car, à mesure que
les neurones sont détruits, cette conscience elle-même
décline.
Dans les cas où un nombre limité de neurones disparaissent
dans une région particulière du cerveau, les manifestations
sont moins graves. La nature des dysfonctionnements dépend
alors de la position exacte des lésions.
Toutefois, le cerveau étant un organe très complexe
et aux interconnexions multiples, il n'est pas aisé de
désigner une région spécifique comme responsable
d'une fonction donnée. Il est possible malgré tout,
en fonction de la localisation des lésions, de prévoir
grossièrement la nature des problèmes que rencontrera
le sujet.
Ainsi, dans la maladie de Parkinson, seules les cellules produisant
un neurotransmetteur appelé dopamine sont touchées.
Leur disparition entraîne des tremblements incontrôlés
au repos, une motricité ralentie et des difficultés
à entreprendre ou arrêter un mouvement. Les cellules
de cette région contrôlant indirectement tous les
muscles du corps, les symptômes s'étendent graduellement
aux doigts, aux mains, aux bras et au tronc. Au cours du traitement
de la maladie, des substances chimiques peuvent être substituées
à la dopamine et atténuer temporairement les symptômes.
Mais elles ne remplacent pas les cellules perdues, et ne peuvent
donc pas guérir la maladie de Parkinson. D'autres molécules
sont capables d'agir sur les cellules cérébrales
et de soulager les manifestations de certaines affections psychiatriques,
telles que l'angoisse ou la dépression. Des substances
agonistes de la sérotonine, par exemple, sont utilisées
comme antidépresseurs.
Les
troubles du langage
Ils sont le plus
souvent dus à des lésions des lobes
frontaux ou temporaux gauches.
Les troubles du langage, appelés aphasie, sont associés
aux fonctions suivantes : expression, compréhension du
langage, lecture et écriture.
Les problèmes sont liés à une atteinte des
régions du cerveau contrôlant les mouvements de la
bouche ou des mains et celles responsables d'autres aspects du
langage, tels que la compréhension.
Certains patients sont très gênés quand il
s'agit de s'exprimer, mais comprennent parfaitement ce qu'ils
entendent. Ils parlent lentement, de façon étrange,
et éprouvent parfois certaines difficultés à
trouver le mot juste. Ces troubles portent le nom d'aphasie de
Broca.
Les sujets souffrant de l'aphasie de Wernicke parlent facilement
et rapidement avec une intonation normale (accentuation de certains
mots de la phrase), mais leur discours est le plus souvent incompréhensible.
Ils ont du mal à répéter une phrase et ajoutent
fréquemment des mots sans aucun rapport entre eux. En outre,
leur compréhension du langage est très diminuée.
Les sujets incapables de s'exprimer et de comprendre un discours
souffrent d'une aphasie globale. Ces dysfonctionnements sont dus
à des lésions dans diverses régions du cerveau
intervenant dans l'un ou l'autre des aspects du langage.
Les
troubles de la vue
Des lésions
sur le nerf optique se traduisent par un déficit des facultés
visuelles. L'organisation du lobe occipital
est topographique, si bien que chaque lésion conduit à
une cécité dans la zone du champ visuel associé.
Si le cortex occipital droit est très sévèrement
lésé, le sujet ne verra plus rien dans son champ
visuel gauche. Certains patients, même s'ils ne peuvent
pas " voir " consciemment un objet situé dans
la partie lésée du champ de vision, sont capables,
si on leur demande, de pointer une lumière très
précisément sur cet objet. Ils le repèrent
alors qu'il est impossible qu'ils le voient ! Cette aptitude s'explique
par le fait que même si la quasi-totalité des informations
de la rétine est dirigée vers le lobe occipital,
une partie infime est orientée vers d'autres territoires,
tels les colliculi du mésencéphale. Ces régions
seraient donc responsables de l'analyse de la localisation des
objets.
Les
troubles du comportement
Si les lobes
frontaux sont lésés, de graves troubles de la
personnalité et du comportement peuvent survenir. Ces personnes
ont du mal à prendre des décisions : ainsi, à
moins d'être aidées par une tierce personne, elles
peuvent passer une soirée entière à lire
le menu dans un restaurant sans pouvoir se décider à
commander. Elles peuvent aussi être sujettes à de
brusques sautes d'humeur. D'autres, en revanche, sont constamment
passives et s'expriment d'une voix monocorde.
Les
troubles de la perception
Des lésions
du cortex temporal peuvent entraîner
des troubles de la perception visuelle. On parle dans ce cas d'agnosie
visuelle. Les malades ont du mal à comprendre ou à
identifier ce qu'ils voient même si leur vision est bonne.
Ils sont incapables de reconnaître visuellement des objets
usuels, une cuillère ou une boîte d'allumettes. En
revanche, s'ils peuvent les toucher, ils les identifient sans
problème. Les troubles d'identification se limitent parfois
à une catégorie d'objets. Certains ne peuvent plus
nommer un animal ou un être vivant, même s'ils sont
encore capables d'identifier des instruments ménagers,
par exemple.
Certaines personnes,
en particulier celles qui souffrent de lésions du lobe
temporal droit, se trouvent dans l'impossibilité d'identifier
les visages. Elles peuvent toutefois se rendre compte si l'expression
de ce visage est triste ou gaie. Les lésions de certaines
régions du cortex pariétal peuvent entraîner
des troubles de la perception de l'espace, comme dans le cas de
l'hémiasomatognosie. Cette affection conduit à ignorer
la moitié du monde qui vous entoure. Elle est due le plus
souvent à une lésion du cortex pariétal droit,
si bien que c'est la partie gauche de l'environnement qui est
négligée. Les sujets atteints par ces troubles ont
tendance à entrer en collision avec des obstacles se trouvant
sur leur gauche, à négliger la partie gauche de
leur corps, à ne dessiner que la moitié droite d'une
image et à ne manger que les aliments placés à
droite dans leur assiette. Ces personnes éprouvent en outre
une certaine difficulté à lire car elles ignorent
la moitié gauche des lignes et des mots.
Les
troubles moteurs
Des lésions
du cortex moteur entraînent une paralysie croisée
d'une moitié du corps. Des lésions sur certaines
parties du cortex pariétal, à
proximité des lobes occipitaux et temporaux, peuvent entraîner
une impossibilité ou une difficulté à se
mouvoir. Tous ces troubles sont appelés apraxie. Les sujets
qui en souffrent ne savent plus se servir de certains objets.
Ils sont capables de faire des mouvements, mais brusquement et
sans coordination. Ces personnes sont incapables de réaliser
certaines tâches simples comme s'habiller ou mettre la table.
