CERVEAU HUMAIN
L'imagerie médicale et le cerveau
L'existence des relations entre le cerveau et la pensée a alimenté de nombreuses querelles philosophiques, et ce en raison de l'absence de techniques d'observation du fonctionnement normal de cet organe. À la fin du xixe siècle, physiologistes (C. S. Roy et C. S. Sherrington, 1890) et neurochirurgiens ont établi que les fonctions supérieures du cerveau coïncidaient avec des modifications localisées de la circulation sanguine cérébrale et que des stimulations ou des lésions du cortex pouvaient provoquer l'interruption ou un trouble de leur exécution (P. Broca, 1861). Jusqu'aux années 1980, cette dernière approche, appelée neuropsychologie, a constitué la méthode expérimentale prédominante pour l'étude des relations entre structures et fonctions cérébrales. Elle est cependant limitée du fait de la variabilité entre individus et, dans le temps, des lésions et des troubles fonctionnels associés, et, plus fondamentalement, parce qu'elle tente d'inférer le fonctionnement du cerveau normal à partir de l'observation de dysfonctionnements de cerveaux lésés. Des études chez l'animal ont certes permis d'obtenir de nombreuses données sur l'organisation de certaines fonctions cérébrales mais leur extrapolation au cerveau humain reste sujette à caution compte tenu des importantes différences, anatomiques et fonctionnelles entre le cerveau de l'homme et celui des animaux.
Dans ce contexte, la mise au point au cours des années 1990 de techniques d'imagerie numérique tridimensionnelle, permettant d'observer de façon externe chez l'homme vivant l'organisation fonctionnelle de son cerveau, a constitué une véritable révolution. La tomographie par émission de positons (T.E.P.), l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (I.R.M.F.) et la magnétoencéphalographie (M.E.G.) sont désormais à même de fournir des cartes spatio-temporelles des événements électriques et métaboliques en rapport avec les activités mentales.
Imagerie par I.R.M. d'un cerveau humain
F. Kondratenko/ Shutterstock
Image 3D
M. Laval-Jeantet
Événements mesurables de l'activité cérébrale
L'exécution d'une fonction cérébrale repose sur une séquence temporelle d'activités de cellules nerveuses, les neurones, agencées en réseau, dans lequel elles sont reliées par des jonctions appelées synapses. Schématiquement, des trains potentiels d'action parcourant des groupes de neurones entraînent la libération de médiateurs chimiques agissant au niveau des synapses comme neurotransmetteurs. Ils se lient à des récepteurs membranaires post-synaptiques, avec modification des potentiels de membrane du neurone en aval, activation traduite par un champ électromagnétique dipolaire. La mise en action d'un réseau neuronal entraîne une consommation locale d'énergie qui rend nécessaire une néosynthèse de l'adénosine triphosphate (ATP) utilisé. Cette synthèse est rendue possible par une augmentation de l'apport en glucose et en oxygène, à la faveur d'un accroissement du débit sanguin régional (D.S.C.R.). Certains mécanismes de couplage entre ces différentes opérations restent à préciser : en particulier la nature des médiateurs de la réponse vasculaire et la raison pour laquelle les augmentations locales de débit sanguin et de consommation de glucose dépassent de loin celles de consommation d'oxygène.
Les techniques d'enregistrement
Certains événements neurophysiologiques affectant le cortex cérébral peuvent être directement observés. C'est le cas en magnéto-encéphalographie, M.E.G. ; ou en électro-encéphalographie, E.E.G. : les modifications locales du champ électromagnétique se propageant à la vitesse de la lumière sont détectables « en temps réel » à la surface du scalp. E.E.G. et M.E.G. sont fondées sur la mesure de ces signaux et possèdent une excellente résolution temporelle (de l'ordre de[...]
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Écrit par
- André BOURGUIGNON : professeur de psychiatrie à la faculté de médecine de Créteil (Université Paris-XII), médecin des Hôpitaux de Paris
- Cyrille KOUPERNIK : docteur en médecine, professeur associé au Collège de médecine des Hôpitaux de Paris
- Pierre-Marie LLEDO : chef d'unité à l'Institut Pasteur, directeur de recherche au C.N.R.S.
- Bernard MAZOYER : professeur des Universités, praticien hospitalier, docteur en biomathématiques, ancien élève de l'École nationale supérieure (maths), directeur du groupe d'imagerie neurofonctionnelle (UPRES 2127), directeur scientifique du G.I.P. Cyceron
- Jean-Didier VINCENT : professeur des Universités, praticien hospitalier à l'université de Paris-XI, directeur de l'Institut de neurobiologie Alfred-Fessard
Classification
Médias
Anatomie cérébrale humaine
Encyclopædia Universalis France
Cerveau humain
Dr Flavio Dell'Acqua/ Wellcome ; CC BY 4.0
Cerveau basal
Encyclopædia Universalis France
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