Mieux comprendre le cerveau humain

Mieux comprendre le cerveau humain

Niveau de lecture : Normal - Intermédiaire - Avancé

Le 30 mars 1981, après 69 jours de présidence, Ronald Reagan et ses membres du cabinet, quittaient l'h?tel Washington Hilton lorsque John Hinckley Jr. a ouvert le feu touchant Brady avec la première des six balles. James Scott Brady (29 ao?t 1940 - 4 ao?t 2014) était l'assistant du président américain et quinzième attaché de presse de la Maison Blanche.

Les blessés ont été rapidement transportés au George Washington University Hospital de Washington, D.C.

Bien que Brady ait survécu, après une opération réalisée par le chirurgien Arthur Kobrine qui a duré des heures, sa blessure à la tête l'a laissé avec des troubles d'élocution et une paralysie partielle l'obligeant malheureusement a passer le reste de sa vie en fauteuil roulant. Brandy présentait également des difficultés à contr?ler ses émotions lorsqu'il parlait, et souffrait de déficits de la mémoire et de la pensée, tels que le fait de ne pas reconna?tre les gens.

Lorsque cet événement se produisait j'avais à peine huit ans, mais dix ans plus tard alors que je lisais un Reader Digest (version papier évidement) je découvre un article qui décrivait comment Kobrine a de main de ma?tre procédé à la chirurgie qui a permis de retirer la plus part des fragments de la balle (qui a explosée après avoir pénétré le cerveau de Brady), causant ainsi tous les dommages cités plus haut. J’étais tout simplement fasciné par cet organe que je venais de découvrir dans tous ses détails.

Pour mieux comprendre ce qui s'est passé avec Brady et tant d'autres personnes qui ont subit des dommages similaires, nous avons besoin de comprendre comment le cerveau est organisé et fonctionne.

Organisation du cerveau humain

Le cerveau humain se subdivise physiquement en quatre grandes parties de haut en bas :

1. Les deux Hémisphères Cérébraux, qui comprennent le Cortex Cérébral, la Substance Blanche et les Noyaux Basaux.
2. Le Diencéphale, constitué essentiellement de trois structures paires (une de chaque c?te des hémisphères cérébraux) le Thalamus, l'Hypothalamus et l'épithalamus.
3. Le Tronc Cérébral comprenant le Mésencéphale, le Pont et le Bulbe Rachidien.
4. Le Cervelet.

Dans l'image ci-dessous, les hémisphères cérébraux sont représentés en jaune, le diencéphale occupe l'espace en violet, le tronc cérébral en vert, et le cervelet en marron.

Organisation du Cerveau Humain

1- Les Hémisphères Cérébraux

Le Cortex Cérébral

Dans tous les livres de physiologie humaine nous pouvons lire que le cortex cérébral est subdivisé en régions et sous-régions fonctionnelles qui sont :

• Les Régions Sensitives (primaires et associatives) qui re?oivent les informations de l’extérieur (lumière, son, etc.) et de l’intérieur du corps (pression artérielle, acidité gastrique etc.), nous permettent d’être conscient de nos sensations. Ces régions, bien que n'ayant pas une limite physique bien précise, sont en fait spécialisées, comprenant par exemple les régions visuelles (voir), auditives (entendre), somesthésiques (toucher), gustatives (go?ter), olfactives (sentir), viscérales etc.
• Les Régions Motrices (primaires et associatives) qui régissent la planification et l’exécution des mouvements volontaires. Tout comme les régions sensitives, les régions motrices n'ont pas de limites précises et sont spécialisées. On note toutefois que les régions qui commandent un même membre par exemple sont le plus souvent situées dans la même zone.
• Les Régions Associatives Multimodales qui constituent la plus grande partie du cortex cérébral, re?oivent les informations de plusieurs sens et en transmettent à plusieurs régions.

Mais la subdivision que je veux considérer dans cet article est plut?t la suivante (juste une petite réorganisation de ce qui précède) :

• Les Régions Primaires (sensitives et motrices) nous permettent de recevoir l'information de base (un son, une lumière etc.) et de commander les mouvements de base (contracter un muscle etc.)
• Les Régions Associatives (sensitives et motrices) permettent d’interpréter ces informations et actions primaires et de leur donner un sens : ce son est un klaxon, ceci est une voiture, changer de posture nécessite de contracter un groupe de muscle spécifique etc.
• Les Régions Associatives Multimodales quant à elles sont responsables de coordonner toutes ces informations pour être conscient de ce qui se passe, juger, prendre une décision, mémoriser etc. : je vois une voiture foncer sur moi, le chauffeur klaxonne pour m'avertir du danger, je dois courir pour échapper au danger, tout ceci m'apprend que je dois faire très attention en traversant une route etc.

Dans l'image ci-dessous les régions primaires sont représentées en bleu, les régions associatives en vert, et les régions associatives multimodales en rose.

Les Régions du Cerveau Humain

La Substance Blanche

Comme vous pouvez le constater, il y a un échange permanent entre ces différentes régions du cerveau. Ces échanges se font un utilisant un système de "cables" (fibres nerveuses regroupées en faisceaux) bien organisés. Nous avons :

• Les Fibres Associatives qui transmettent l'information à l’intérieur d'un même hémisphère.
• Les Fibres Commissurales (dont la principale est le Corps calleux) relient les deux hémisphères cérébraux.
• Les Fibres de Projection transportent l'information entre le cortex cérébral et les centres inférieurs du cerveau et la moelle épinière. Le fibres qui partent du sommet du tronc cérébral et qui passent entre le thalamus et certains noyaux basaux et rayonnent en éventail jusqu'au cortex sont appelées Corona Radiata.

Les Noyaux Basaux

Ce sont principalement le Corps Strié (Noyau Caudé et Putamen) et le Globus Pallidus. Ces noyaux re?oivent les informations sensorielles de l'ensemble du cortex cérébral ainsi que des autres noyaux sous-corticaux. Ils communiquent avec le cortex préfrontal et le cortex prémoteur, influant ainsi sur les mouvements musculaires (déclenchement et cessation, régulation de l'intensité) dirigés par le cortex moteur primaire. Ils jouent aussi un r?le dans la cognition et les émotions. Ils trient aussi l'information et ne transmettent au cortex cérébral que les réponses correctes et appropriées. Ils inhibent par exemple les mouvements antagonistes et superflus.

2- Le Diencéphale

Le Thalamus

Il représente 80% du diencéphale et est la porte d’entrée du cortex cérébral. Toutes les informations sensitives provenant des différentes parties de notre corps (toucher, pression, douleur, influx visuels et auditifs etc.) passent par le thalamus qui les trient et les traitent avant de les transmettre au cortex cérébral.

Les informations contribuant à la régulation des émotions et des fonctions viscérales (provenant de l'hypothalamus), celles qui dirigent l'activité du cortex moteur (en provenance du cervelet et des noyaux basaux) et celles qui participent à la mémoire, à l'apprentissage ou à l’intégration des informations sensorielles transitent toutes par le thalamus.

L'Hypothalamus

C?ur du Système Limbique, c'est le principal centre de régulation des fonctions physiologiques et est indispensable au maintien de l’homéostasie (maintien des paramètres physiologiques dans leurs limites normales). Il influence la plupart des systèmes et organes du corps humain. L'hypothalamus contr?le :

• Les réactions physiques liées aux émotions. Il abrite en effet, les noyaux qui sont associés à la perception du plaisir, de la peur et de la colère.
• La pression artérielle, les contraction cardiaques (fréquence et amplitude), le tube digestif (mobilité), la respiration (fréquence et amplitude), les pupilles (augmentant ou diminuant leur diamètre), la température du corps (grace à ses thermorécepteurs), l'apport alimentaire (sensation de faim ou de satiété), l’équilibre hydrique et la soif (grace à ses osmorécepteurs qui influencent la sécrétion de l'hormone antidiurétique ou ADH), le cycle de veille-sommeil (il contient notre horloge biologique), le système endocriniens (hormones) etc.

L'hypothalamus contr?le les fonctions viscérales en transmettant ses commandes au Bulbe Rachidien qui les font exécuter par les effecteurs appropriés.

L'épithalamus

Il contribue, avec l'hypothalamus, à la régulation du cycle veille-sommeil et de l'humeur. La Glande Pinéale située à son extrémité postérieur secrète la mélatonine, principal médiateur du sommeil et antioxydant.

3- Le Tronc Cérébral

Le Mésencéphale

Sa Substance Grise joue un r?le dans la suppression des sensations douloureuses, et sert de lien avec les amygdales (centre de perception de la peur) et les voies du système nerveux autonome qui régissent la fonction de lutte ou de fuite.

Ses Noyaux (dont le Tubercule Quadrijumeaux) contr?lent les réflexes visuels, coordonnent les mouvements de la tête et des yeux, et les réflexes auditifs (mouvement de la tête en direction d'un bruit par exemple).

Sa Substance Noire (due à sa forte teneur en mélanine pigment précurseur de la dopamine) est reliée aux noyaux basaux des hémisphères cérébraux.

Ses Noyaux Rouges (due à son irrigation sanguine abondante ainsi que la présence de pigments ferreux dans ses neurones) servent de relais pour les voies motrices descendantes qui entra?nent la flexion des membres, participant ainsi au contr?le de la motricité.

Le Pont

C'est le point de départ de plusieurs nerfs craniens. Ses Noyaux (appartenant au Système Réticulaire) aident le bulbe rachidien à maintenir le rythme normal de la respiration.

Le Bulbe Rachidien

C'est un important centre réflexe autonome qui joue un r?le dans le maintien de l’homéostasie. Ses Noyaux Moteurs Viscéraux comprennent :

• Le centre cardiovasculaire qui adapte la contraction cardiaque (force et fréquence) et la pression artérielle (variation du diamètre des vaisseaux sanguins) aux besoins de l'organisme.
• Les centres respiratoires qui génèrent et régissent le rythme et l'amplitude de la respiration en collaboration avec les noyaux du Pont.
• Les centres du vomissement, du hoquet, de la salivation, de la déglutition, de l'éternuement, de la toux...

4- Le Cervelet

Le cervelet, qui représente environ 11% de la masse de l’encéphale, traite les informations re?ues des centres moteurs du cortex cérébral (intention d'effectuer un mouvement volontaire), des noyaux du tronc cérébral (position actuelle du corps, tension des muscles et des tendons, mouvement des membres...), des voies de l’équilibre (oreille interne) et de la vision, afin de maintenir une posture adéquate et de produire des mouvements coordonnés et harmonieux.

Le cervelet détermine et informe les centres moteurs de la meilleure fa?on d'effectuer le mouvement (intensité, direction, durée), et transmet l'information aux noyaux du tronc cérébral qui eux vont influer sur les neurones moteurs de la moelle épinière].

Le cervelet jouerait également un r?le dans la pensée, le langage et les émotions, en comparant les réponses de ces systèmes avec les réponses attendues, et en ajustant les réponses.

Cette brève description du cerveau humain et de son mode de fonctionnement nous donne une idée des régions du cerveau de Brady qui ont été lésées, entra?nant ses troubles d'élocution, sa paralysie partielle, ses difficultés à contr?ler ses émotions, ainsi que ses déficits de mémoire et de pensées.

Elle nous donne aussi une idée de comment un déséquilibre homéostatique peut être la cause de nombreuses affections telles que l’épilepsie, la maladie d’Alzheimer, la maladie de Parkinson etc. sur lesquelles nous reviendrons très bient?t.

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