Des idées sur le cerveau
La progression des connaissances sur le cerveau est relativement atypique: depuis
deux cents ans environ les recherches effectuées à son sujet ont explosé. Pourtant,
pendant de nombreux siècles, la matière grise est restée enfermée à l'ombre d'une
boîte crânienne à laquelle on n'osait toucher, faute de s'attirer les foudres
des autorités ecclésiastiques de l'époque. Il a ensuite fallu un certain cheminement
des idées pour que les chercheurs en viennent à admettre que le cerveau ne fonctionne
pas comme une seule entité, mais que de nombreuses fonctions (telles l'audition,
la vue, la parole, etc...) sont localisés en des endroits précis.
Pour en savoir plus, encore fallait-il dépasser les limites de nos propres perceptions…
En effet, pour se convaincre que le tissu nerveux est composé d'une myriade de
cellules nerveuses il fallut attendre l'avènement d'une ère technologique nouvelle,
proposant notamment des instruments d'optique plus perfectionnés que l'œil, mais
également des techniques de coloration des tissus permettant de mettre les cellules
en évidence.
Préhistoire
Au
temps des grecs...
...
et des romains
Du
moyen âge à la renaissance
De
l'avènement de la théorie des humeurs à la naissance de la phrénologie
La
localisation des fonctions corticales
La
découverte de la cellule nerveuse
Les figures et légendes ci-dessous
sont tirées du livre "Neurosciences.
À la découverte du cerveau". Avec l'aimable autorisation des
auteurs: M.F. Bear, B.W. Connors, et M.A. Paradiso.
Préhistoire
De nombreux témoignages du passé (ossements, outils, dessins, ...) indiquent que
nos prédécesseurs avaient très bien compris que le cerveau était un organe vital.
Entre autres, on a retrouvé, entre autres, au sein de diverses cultures, les traces
d'opérations chirurgicales telles que la trépanation: une pratique peu banale
qui consistait à forer un trou dans le crâne d'une personne vivante à des fins
thérapeutiques...
Figure 1.1. Évidence d'une intervention neurochirurgicale
de l'époque
préhistorique. Ce crâne humain date de plus de 7000 ans. Il a fait
l'objet d'une
intervention du vivant du sujet. (Source:Alt et al., 1997, Fig. 1a)
Au temps des grecs...
Il semble que nos ancêtres aient eu quelques divergences quant à la fonction première
du cerveau. Si Hippocrate (460-379 av. J.-C.) pensait, à juste titre, que le cerveau
était le centre des sensations et le site de l'intelligence, Aristote (384-322
av. J.C.) croyait, quant à lui, que le cœur était le centre de l'intellect. Le
cerveau n'était alors rien de plus qu'une machine thermique qui servait à refroidir
le sang surchauffé par les émotions ressenties par le cœur. Hérophile, considéré
comme le père de l'anatomie, remarqua au cours de ses dissections que chaque région
du corps était connectée à la moelle épinière par des nerfs spinaux distincts,
dont il traça le parcours.
... et des romains.
Galien (130-200 apr. J.-C.), à la fois gladiateur et médecin
suivant les traces d'Hippocrate, nota que le cerveau est formé de deux parties
distinctes: l'encéphale, responsable des sensations et le cervelet qui semblait
commander les muscles. Galien fut également le précurseur de la théorie des "humeurs
aqueuses": selon lui, les nerfs étaient des tubes creux dans lesquels quatre
types de fluides pouvaient circuler. Les sensations et les mouvements résultaient
d'un judicieux mélange de ces quatre humeurs qui circulaient notamment au sein
du cerveau dans des cavités appelées ventricules.
Du Moyen Âge à la Renaissance
Pendant près de mille ans, la progression des idées sur le cerveau est restée
figée sur la controverse greco-romaine. Durant cette période, il n'était pas de
bon ton de "toucher" au corps humain et il fallut attendre la Renaissance
pour que certains renégats curieux s'arrogent le droit de disséquer le corps humain.
Léonard de Vinci ainsi qu'André Vessale, deux pionniers de l'anatomie, réalisèrent
bon nombre de croquis et on commença à se douter que les fonctions cérébrales
découlaient de la matière grise plutôt que du liquide dans lequel baigne le cerveau.
Pourtant, au début du XVII siècle, les découvertes en mécanique des fluides battaient
leur plein et l'influence de René Descartes (1596-1650) aura tendance à conforter
la théorie des humeurs aqueuses tout en y ajoutant une dimension supplémentaire
qui allait longtemps nourrir la controverse: selon lui, il était impossible que
l'esprit humain puisse résulter d'un processus mécanique. Il élabora une théorie,
dite dualité corps-esprit, mettant en jeu une séparation entre les fonctions physiques
et mentales. Les unes étant régies par le mouvement des "humeurs", les
autres par Dieu, la communication entre ces deux parties se étant sensée se faire
via l'interface que constitue la glande pinéale.
Heureusement, vers la fin du XVII - début du XVIII siècle, quelques chercheurs
moins versés dans la métaphysique se mirent à porter un regard plus critique sur
la structure à proprement parler du cerveau. Ils notèrent qu'il semblait y avoir
deux types de substance: une substance blanche assez massive recouverte d'une
fine pellicule de substance grise. Par ailleurs, on remarqua également que les
mêmes sillons et circonvolutions se retrouvaient sur tous les cerveaux. De là,
il ne restait qu'un pas à franchir pour investiguer la localisation cérébrale.
Figure 1.4. Représentation des ventricules cérébraux
du cerveau humain, à
l'époque de la Renaissance. Ce Schéma est reproduit d'après De numani
corporis
fabrica, de Vésale (1543). Le sujet fut probablement un condamné à mort décapité.
L'auteur a apporté une grande attention à la description anatomique exacte des
ventricules cérébraux. (Source: Finger, 1994, Fig. 2.8)
De l'avènement de la théorie des humeurs à la naissance
de la phrénologie.
Au milieu du XVIII siècle, la physique entamait son heure de gloire avec les théories
de Newton, suivies de près par le développement de l'électromagnétisme. L'italien
Luigi Galvani montra entre autres qu'on pouvait contracter les muscles de la cuisse
d'une grenouille par le biais d'une décharge électrique. Peu à peu, la vision
d'une transmission nerveuse régie par la mécanique des fluides s'étiola au profit
d'une théorie basée sur la transmission électrique. Charles Bell et François Magendie
montrèrent au début du XIX siècle que les nerfs se subdivisent en deux faisceaux
au niveau de la colonne vertébrale: l'un responsable de l'information motrice,
l'autre de l'information sensorielle. Ce fut un premier pas vers la spécialisation
des différentes structures du système nerveux. Pour mettre à l'épreuve une telle
dualité, les chercheurs procédèrent à des ablations de différentes zone du cerveau
d'animaux et observèrent quelles étaient les conséquences de ces lésions localisées.
Franz Joseph Gall fut le premier à se demander si les diverses circonvolutions
de la surface du cerveau n'étaient pas, elles aussi, impliquées dans diverses
fonctions. Il développa une science nouvelle, qu'il baptisa "phrénologie",
basée sur l'idée que l'on pouvait déchiffrer les traits de caractère d'une personne
en étudiant la forme de sa boîte crânienne. Cette théorie fantaisiste est bien
sûre erronée, mais elle fut la première à attribuer une localisation aux différentes
fonctions du cerveau. Cependant, cette idée restera controversée pendant quelques
années encore, certains chercheurs se refusant à admettre que le cerveau puisse
être séparé en unités fonctionnant séparément les unes des autres.
Figure 1.10. Carte phrénologique. Selon
les travaux de Gall et de ses disciples,
il serait possible de mettre en rapport les traits du comportement avec la forme
de différentes parties du crâne. (Source: Clarke et O'Malley, 1968, Fig. 118)
Figure 1.11. Paul Broca (1824-1880).
C'est en étudiant le cerveau d'un homme
ayant perdu l'usage de la parole après une lésion cérébrale que Broca fut convaincu
que les différentes fonctions cérébrales pouvaient siéger dans des régions particulières
du cerveau. (Source: Clarke et O'Malley, 1968, Fig. 121)
La localisation des fonctions corticales
Finalement, ce furent les expériences du neurologue français Paul Broca au milieu
du XIX siècle qui permirent de convaincre les scientifiques que les différentes
fonctions du cerveau étaient localisées anatomiquement. Broca décrivit le cas
d'un de ses patients qui comprenait le langage mais qui ne pouvait pas parler.
À la mort de son patient, Broca découvrit une petite lésion dans une région spécifique
du cerveau et il en conclut que la production du langage devait être intimement
liée à cette partie. Plusieurs expériences effectuées sur des animaux vinrent
renforcer cette nouvelle vision.
Figure 2.3. Photographie du cerveau à partir
duquel Broca établit la théorie
de la localisation des fonctions cérébrales. Ce cerveau est celui du
patient ayant
perdu l'usage de la parole avant son décès en 1861. La lésion qui produit ce
genre
de déficit est identifiée par un cercle. (Source: Corsi, 1991, Fig. III.4)
À la même époque, le biologiste anglais Charles Darwin élaborait sa théorie sur
l'origine des espèces et la survie selon le principe de sélection naturelle. Sa
théorie allait ouvrir de nouvelles perspectives concernant les recherches expérimentales
sur le cerveau: il était dès lors possible de se fier à des modèles animaux qui
pouvaient, ensuite, être extrapolés à l'homme. L'idée sous-jacente est que les
fonctions et la structure du cerveau dérivent d'un même ancêtre commun, donc qu'il
y a des traits caractéristiques qui se retrouvent d'une espèce à l'autre; alors
que les différences sont le produit de l'adaptation de chaque espèce à son environnement
naturel.
Figure 2.2. Camillo Golgi (1843-1926).
(Source: Finger, 1994, Fig. 3.22)
Figure 2.5. Santiago Ramon y Cajal (1852-1934).
(Source: Finger, 1994, Fig. 3.26)
La découverte de la cellule nerveuse
Vers 1840 Théodor Schwann proposa sa théorie cellulaire selon laquelle les tissus
vivants sont composés d'unités microscopiques qu'il appela cellule. L'histologie
est née de la combinaison des progrès réalisés en optique, avec l'avènement du
microscope, et de l'élaboration de nouvelles techniques permettant de fixer et
de couper les tissus vivants. Pour découvrir le neurone, encore fallait-il pouvoir
observer ces cellules et donc, disposer d'une méthode permettant de les colorer.
Franz Nissl découvrit une teinture qui permet de colorer les noyaux des cellules,
alors que Camillo Golgi mit au point la fameuse coloration portant son nom qui
permit de mettre en évidence la structure arborescente des neurones. Cependant,
il fallut attendre le travail essentiel de Ramon y Cajal pour démystifier le dogme
du fameux "réseau de canalisation", analogue du système sanguin (favorisé
par Golgi) et que l'idée de cellules nerveuses en contact étroit les unes avec
les autres, mais cependant séparées, convainque le monde scientifique. Dès lors,
le neurone est devenu l'unité de base du système nerveux.
Figure 2.3. Neurones colorés par la méthode
de Golgi. (Source: Hubel,
1988, p. 126)
Figure 2.6. Organisation du cortex cérébral,
selon Ramon y Cajal.
(Source: DeFilipe et Jones, 1988, Fig. 90)
Choississez un thème:
Le cerveau, c'est quoi?
Semaine du Cerveau 2007 Rapport En Ligne
Brain Events Around the World
Découvrir le cerveau
Dana Centre
Pour les jeunes
dana.org US
Le cerveau sur le Web