Le Cerveau en30 secondes

Les 50 plus grandes thories en neurosciences, expliques en moins d'une minute

Anil Seth

CollaborateursTristan BekinschteinDaniel BorChristian JarrettRyota KanaiMichael OSheaJamie Ward

PrfaceparChrisFrith

Lecerveauhumainestlentitlapluscomplexequenousconnaissons.Ilrenfermeaumoins90milliardsdeneurones(cellulesnerveuses).Chaqueneuroneestunmcanismecomplexedetraitementdelinformationetinteragitavecquelque1000desescongnres.Comprendrecedegrdecomplexitestunetcheintimidante.Notrecomprhensionducerveauhumainenestencoresesbalbutiements.Leneurone,la

composantebasiqueducerveau,natidentifiquilyaunecentainedannes.Audbut,lesavancessesontfaitespartirdeltudedescerveauxendommags.Cestseulementaucoursdecesvingt-cinqderniresannesquilestdevenupossibledevoirlastructureetlefonctionnementducerveauchezdesvolontairesenbonnesant.Lesimagesextrmementdtaillesmontresparlesscannerscrbraux,leurstachesbrillammentcolores,onteuunimpactextraordinaire.Lecerveauhumainestdevenulimagedechoixdesmdias,accoldesarticlestraitantdeCequenotrecerveaupeutnousenseignerouLeprofildumental.Lesrecherchessurlecerveaudrainentbeaucoupdargent.LeprojetBrainActivityMap

doitrecevoir3milliardsdedollarsdugouvernementamricainaufildesdixprochainesannes.Onesprequentudiantlecerveauhumaindanslesmoindresdtails,onarriveraunrsultatfinalsimilaireceluiduprojetdugnomehumain,faisantprogresserlacomprhensiondestroublesmentauxtelsquelautismeetlaschizophrnie.Lunedescaractristiqueslespluspassionnantesdelarecherchesepenchantsurle

cerveauhumainestquelleabordedesquestionsphilosophiquesprofondes.Lementaldpendducerveau.Sanscerveau,nousnepouvonspenser,ressentir,imaginer.Maiscetteidentitnousmettoujoursmallaise.Suis-jesimplementleproduitdelactivitlectriquedemoncerveau?Commentlexpriencesubjectivemerge-t-elledelactivitcrbrale?Nosthoriessurlefonctionnementducerveaurestenttrsrudimentaires.Pourcertains,

unenigmeinsolubleapparatparcequelecerveauhumaintentedesecomprendrelui-mme.Assurment,quelquechosedecomplexenepeuttrecomprisqueparquelquechosedencorepluscomplexe.Selonmoi,ceproblmeestplusimaginairequerel.Lunedesmerveillesducerveauhumainestquilnouspermetdepartagernospenses.Notrecomprhensionestbtiesurlarflexiondenosprdcesseurs,ainsiquesurcelledenoscontemporains,ettranscendedeloinlescapacitsdunseulcerveau.Nousneprtonspasassezattentionceseffetsdelacultureetdelacollaboration.

RseausophistiquLecerveauestactivparunrseaude90milliardsdeneurones.Lesneuroscientifiques

commencentseulementdcouvrircommentleuractivitserapportecequisepassedanslemental.

Considronsunautreanimaltrssocial,labeille.Lecerveauduneabeillepse1milligrammeetcomportepeine1milliondeneurones.Pourtant,ceminusculecerveaupermetauxabeillesdapprendrecequestlemondeetdecommuniquergrceleurdanse.Lesrsultatsobtenusparlesabeillesgrceleurcollaborationsontencoreplusimpressionnants.partirdesrapportsdesclaireuses,unessaimdabeillespeutprendredesdcisionsdegroupequantaumeilleursitepourinstallerunenouvelleruche.Destudesrcentessuggrentquelamaniredontlesabeillescollaborentpourprendre

desdcisionsesttrssimilairelinteractiondesneuroneshumainslorsdelaprisededcisions.Celadonneuneidedescapacitsextraordinairesducerveauhumaincomparceluiduneabeille,touteninstillantunsentimentdmerveillementproposdecequeleshommespeuventaccomplirentantquegroupe.Ungroupedabeillestravaillantensembleatteintdescapacitspareillescellesdun

cerveauhumain.Imaginezuneentitdisposantdupouvoirdemultiplescerveauxhumainsagissantdeconcert.Chacunedenosinteractionscreuntelsystme.Lemeilleurexempledesonpouvoirestlapratiquedelascience,grcelaquellenousarriveronsdmlerlesmystresducerveau.Celivremontrequelpointcevoyageserapassionnant.

INTRODUCTIONAnilSeth

Lacomprhensiondufonctionnementducerveauconstituelunedesplusgrandesqutesscientifiques.Fairereculerlesfrontiresdecetuniverspartentiresedistinguedecequonpeutfairequantdautresdomainesdelascience.ladiffrencedumondebizarredelinfinitsimalolesparticulesquantiquespeuventexisteretnepasexisterenmmetemps,oudestenduesinimaginablesvoquesparlastronomie,lecerveauhumainest,dansuncertainsens,unobjetordinaire;dunetailleetduneformerappelantunchou-fleur,ilpseenviron1,36kgetaunetexturepareilleautofu.Cestsacomplexitquilerendsiremarquableetsidifficilecomprendre.Lecerveaudunadultemoyenrenfermetellementdeconnexionsquesivousencomptiezuneparseconde,ilvousfaudraitplusdetroismillionsdannespourenarriveraubout.Confrontuneperspectivesidcourageante,vouspourriezaussibienabandonneret

vousconsacreraujardinage.Maislecerveaunepeutpastreignor.Commenousvivonspluslongtemps,deplusenplusdepersonnessouffrentousouffrirontdaffectionsneurodgnrativestellesquelamaladiedAlzheimer;lesmaladiespsychiatriquescommeladpressionetlaschizophrniesontgalemententraindaffecterunnombreaccrudegens.Lestraitementsdecestroublesdpendentdunemeilleurecomprhensiondesrseauxcrbrauximpliqus.Demanirefondamentale,lecerveaunousattireparcequildfinitquinoussommes.Ilest

bienplusquunesimplemachineservantpenser.Hippocrate,lepredelamdecineoccidentale,ladmettaitdjilyalongtemps:Leshommesdoiventsavoirquecestseulementducerveauqueviennentlesjoies,lesdlices,lerire,lesplaisanteries,ainsiqueleschagrins,lespeines,ledcouragementetleslamentations.Plusrcemment,FrancisCricklundesgrandsbiologistesdenotrepoque(voirsabiographie)exprimaitlammeide:Vous,vosjoiesetvoschagrins,vossouvenirsetvosambitions,votresentimentdidentitpersonnelleetvotrelibrearbitre,ntesenfaitquelecomportementdunevasteassembledecellulesnerveusesetdeleursmolculesassocies.Et,peut-tredefaonmoinscontroversemaistoutaussiimportante,lecerveauestgalementresponsabledelafaondontnouspercevonslemondeetnousycomportons.Comprendrelecerveau,cestdoncnouscomprendrenous-mmes,ainsiquenotreplacedanslasocitetdanslanature.

PlusquunemachineLecerveauestunmcanismecomplexedetraitementdelinformationpasjustelesfaits,

maisaussilamaniredontnousbougeons,ressentons,rions,pleurons.Lesneuroscientifiquesdcouvrentconstammentdenouveauxaspectsdesrouagesducerveau.

Parocommencer?Depuisseshumblesdbuts,laneuroscienceestdevenueunevasteentrepriseimpliquantdeshommesdesciencedebiendesdisciplinesdiffrentesetdepratiquementtouslespaysdumonde.LarunionannuelledelaSocitpourlaneuroscienceattireplusde20000(etparfoisplusde30000)spcialistesducerveau.Aucunepersonnesigrosquesoitsoncerveaunepeutsetenirparfaitementaucourantdecetimmensedomaineenconstantemutation.Heureusement,commepourtoutdomainedelascience,quelquesidesdebasesous-tendentcettecomplexit.Cestlquecelivresavrerautile.

CommentutilisercelivreAufildespagessuivantes,desneuroscientifiquesfaisantautoritprsentent50desideslespluspassionnantesdelarecherchemoderneconcernantlecerveau,dansunlangagesimpleetclair.Pourcommencer,Btirlecerveaudcritlescomposantesdebaseetlarchitectureducerveau,retraantsonhistoiredepuislanaissance(etavant)traverslvolution.LesThoriessurlecerveauprsententcertainesdesideslesplusprometteusessurlamaniredontlesmilliardsdeneuronestravaillentdeconcert.Dresserlacarteducerveaumontrecommentlesnouvellestechnologiesdvoilentlastructurecomplexeetlesmodlesdactivitducerveau.LaConscienceabordelarelationencoremystrieuseentrelecerveauetlexprienceconscientecommentlebourdonnementdesneuronessetransforme-t-ilenlexpriencesubjectivedtrevous,ici,maintenant,lisantcesmots?LeschapitresPerception

&actionetCognition&motionexplorentlamaniredontlecerveauautorisecesfonctionsimportantes,avecetsansconscience.Pourfinir,Lecerveauquichangesepenchesurquelquesidesrcentesquantlafaondontlecerveaumodifiesastructureetsonfonctionnementtoutaulongdelavie,quilsoitenbonnesantoumalade.Approchezcelivrevotreguise.Lisez-ledanslordreouplongez-vousdansunsujetau

hasard.UneNeuroscienceen30secondes,concise,accessibleetpassionnante,rsumechacunedes50ides.Pourquelemessagepasse,uneondecrbraleen3secondesetunbrainstormingen3minutesoffrentquelquesrflexionssurlesujet.Desglossairesexpliquentlestermeslesplusimportants,accompagnsdelabiographiedesscientifiquesquiontaidfairedelaneurosciencecequelleestaujourdhui.Plusquetout,jespreavoirrussimontrerquelaneuroscienceatrouvsonrythmedecroisireetquecettebonnevieillematiregrisedoitsyadapter.

HallucinantQuesepasse-t-ildansvotrette?Limageriemdicale,lagntique,lachimieet

linformatiquervlententechnicolorlesdtailsdeplusenplusinfimesdenotrecerveau.

BTIRLECERVEAU

BTIRLECERVEAUGLOSSAIRE

AxoneLonguefibrenerveusestendantdepuislecorpscellulaire(soma)dunneuroneetvhiculantsonsignallectriqueversleszonessynaptiques.Cesignalestconstitudepotentielsdaction.Chaqueneuronepossdeleplussouventunseulaxonelaterminaisontrsramifie,cequiluipermetdecommuniqueravecplusieursautresneuronesdisposantdelammeinformation.

CellulesdePurkinjePrsentsexclusivementdanslecortexcrbelleux,cesneuronessontparmilesplusgrandsducerveauetontunestructurearborescentetrscomplexe.LescellulesdePurkinjepermettentlacoordinationmotricefineetlacorrectiondeserreurs.

CortexcrbralTermedsignantlamatiregrisepriphrique(appeleainsienraisondelabsencedemylinisationquifaitparatreblancheslesautrespartiesducerveau)deshmisphrescrbraux,plissepardessillonsdeprofondeursvariablesetreprsentantenvirondeuxtiersduvolumeglobalducerveau.Lecortexcrbralestdivisenlobes(frontal,parital,temporaletoccipital),chacunayantdesfonctionsdiffrentes,dontlaperception,larflexion,lelangage,lactionetautresprocessuscognitifssuprieurstelsquelaprisededcisions.Seszonesfonctionnellessontappelesaires.

DendritesCourtesfibresnerveusesconduisantlinfluxnerveuxdunneurone,organisesdansdesmotifsarborescentscomplexes.Chaqueneuroneadenombreusesdendritesquisontencontactaveclesaxonesdesautresneuronesviadessynapses.Lesdendritesvhiculentlessignauxvenantdessynapsesaucorpscellulaire(soma)dunneurone.

HippocampeZonedontlaformesuggrecelledelanimalhomonyme,situeautrfondsdulobetemporal.Lhippocampeestassocilaformationetlaconsolidationdessouvenirs;ilsoutientaussilanavigationspatiale.Lesdommagesdanscettezonepeuventdbouchersuruneamnsieprofonde,spcialementquantauxsouvenirspisodiques(autobiographiques).

LobefrontalUnedesquatredivisionsprincipalesducortexcrbral,laplusdveloppechezlhommeencomparaisondautresanimaux.Lelobefrontal(unpourchaquehmisphre)abritedeszonesassocieslaprisededcisions,laplanification,lammoire,lactionvolontaireetlapersonnalit.

LobeoccipitalUneautredesquatredivisionsprincipalesducortexcrbral,lelobeoccipitalestsitularrireducerveauetabritedesrgionsimpliquessurtoutdanslavision.Sonendommagementpeutaboutirlaccitoudesdficiencesplusspcifiques.

LobeparitalTroisimegrandedivisionducortexcrbral.Lelobeparital,situau-dessusdulobeoccipitaletderrirelelobefrontal,esttrsimpliqudanslintgrationdelinformation

provenantdesdiverssens.Lecortexparitalestessentielpourlorganisationdelexpriencedespaceetdepositionetilparticipeauxprocessusdelattention.

LobetemporalDerniredesquatredivisionsprincipalesducortexcrbral.Situdanslapartielatraleetinfrieureducerveau,celobeesttrsimpliqudanslareconnaissancedesobjets,laformationdessouvenirsetleurstockage,lelangage.Lhippocampesetrouvedanssapartiemdiane(lelobetemporalmdian).

MylinisationProcessusparlequellesaxonesdunneuronesontgainsdemyline,quilesisoledesaxonesvoisinsetaccrotgrandementlavitessedesinfluxnerveuxleparcourant.Lamylinisation,quireposesurlescellulesgliales,estessentiellepourlatransmissionefficacedelinformationdanslecerveau.

SynapsesJonctionsentreneurones,liantlaxonedelunladendritedunautre.Lessynapsesassurentlasparationphysiquedesneurones.Lacommunicationtraverslessynapsesseproduitsoitchimiquement,vialesneurotransmetteurs,soitlectriquement.

SystmeolfactifPartieducerveauparmilesplusanciennesdupointdevuedelvolution.Lesystmeolfactifsous-tendlesensdelodorat;ilestmoinsbiendveloppchezlhommequechezdautresanimaux.Lessignauxdescellulessensoriellesolfactivesnasalessonttransportsverslebulbeolfactifsituautrfondsducerveau.Lolfactionetlegotsontdistinctsdesautressens,carilsragissentlastimulationchimique.

ThalamusFaisceaux(noyaux)deneuronessitusausommetdutronccrbral,delatailleetdelaformeduneamande.Lesnoyauxthalamiquessontfortementinterconnectsdeszonesspcifiquesducortexcrbral.Onpensequilsagissentcommedesairessensoriellesrelais,connectantlesrcepteurssensoriels(sauflolfaction)aucortex.

TronccrbralPetitezonepareilleunetigelabaseducerveau,situeentrelamoellepinireetleresteducerveau.Letronccrbralcontrlenombredefonctionscorporellesvitales,dontlarespiration,ladglutitionetlargulationdelatensionartrielle.Commedenombreusesvoiesneuronalestraversentletronccrbral,lesdommagesdecettezoneontdeseffetsconsidrables.

NEURONES&CELLULESGLIALES

Le Cerveau en 30 secondes

Vosneuronessontlescellulesdevotrecerveautraitantlinformation.Vousenavezentre90et100milliards,pourtantaucunnalamoindreidedequivoustes.Cependant,dunemanireouduneautre,encommuniquantgrceauxrseauxdemilliardsdinterconnexions,lesneuronesinduisentlaconsciencedevous-mme.traversleurcorpscellulaireetsescourtesextensionslesdendrites,lesneuronesreoiventdesmessagesdesautresneuronesenpassantpardesstructuresspcialises,lessynapses.Desmessagessontenvoysdautresneuronesviadelonguesfibresminceslesaxonesselondesmotifscodsdesignauxlectriques(influxnerveux).Chaqueinflux,denviron0,1volt,dureundeuxmillimesdesecondeetseprcipitelelongdesaxones480km/h.Enarrivantunesynapse,lesinfluxinduisentlalibrationdeneurotransmetteurs(substanceschimiquesassurantlatransmissiondusignal).Ceux-cimodifientlemotifdesinfluxgnrsparleneuronereceveur.Voilenessencelefonctionnementducerveau.Bon,pastoutfait.Lesneuronesnetravaillentcorrectementquesilsbaignentdanslebonmlangedesubstanceschimiques.Lescellulesgliales,dontlenombredpasseceluidesneuronesdansunrapportde50:1,senchargent.Ellesaidentlesneuronesseconnecterpourdvelopperlecerveau,lesnourrissentlgeadulte,isolentlesaxones,liminentlescellulesmortes,recyclentlesneurotransmetteursetprotgentlecerveaudesinfections.Cesontleshrosmconnusdelhistoireducerveau.

ONDECRBRALEEN3SECONDESDanschaquemillimtrecubedematiregrise,ilya4kmdinterconnexionsdurseauneuronal.

BRAINSTORMINGEN3MINUTESPouvez-vousdevenirminceparlapense?Lecerveaunereprsenteque2%dupoidscorporel,mais20%desbesoinsnergtiquesquotidiensluisontconsacrs.Entermesdnergie,exercerlecerveauestonreux.Malgrcela,partirdilyaquelque2millionsdannes,lapartielogiqueducortexcrbralarapidementtripldetailleaufildelvolutionhumaine.Laplupartdescotssupplmentairesdelvolutiondenoscapacitscognitivesuniquessontdusunseulenzymequirechargelesbatteriesfaisantfonctionnerlessignauxlectriquescrbraux.

INTELLIGENCELIENEUROTRANSMETTEURS&RCEPTEURS

RSEAUXNEURONAUX

BIOGRAPHIESEN3SECONDESSANTIAGORAMNYCAJAL18521934Anatomiste,adcritlescomposantescellulairesdelactivitmentale

WALTHERNERNST18641941Auteurdelathorieexpliquantlagnrationdlectricitparlescellules

BERNARDKATZ19112003Auteurdelhypothsequantique/vsiculairedelalibrationdesneurotransmetteurs

TEXTEEN30SECONDESMichaelOShea

Pourchaqueneuronedirigeant,ilya50cellulesglialesdestatutinfrieur,essentiellespourentretenirlemilieuneuronal.

NEUROTRANSMETTEURS&RCEPTEURS

Le Cerveau en 30 secondes

Lesneurotransmetteursvhiculentlessignauxentreneurones,excitantouinhibantbrivementleuractivitlectrique.Librsquandlinfluxnerveuxarriveauxsynapses,cesontdesmolculestrspetitesgantes(commelespeptides),enpassantpardescompossmoyens.Ilssontemmagasinsdansdeminusculessphres,lesvsiculessynaptiques.Lesinfluxpoussentlesvsiculeslibrerleurcontenudanslespacesynaptiqueentreneuronestransmetteursetreceveurs.Lesneurotransmetteurslibrsselientauxprotinesdesrcepteurs,chacunespcifiqueuntypedeneurotransmetteur.Ilyaquantitdeneurotransmetteursetencoreplusdercepteurs.Pourquoi?Sommetoute,silesneurotransmetteursserventdintermdiairesentreseulementdeuxfonctionssimplesexcitationetinhibition,assurmentdeuxtransmetteursetleursrcepteurssuffisent?Leschosesnesontpasaussisimples.Nombredeneurotransmetteursnedclenchentniexcitationniinhibitionrapidedanslesneurones,maisseulementdesprocessusmtaboliqueslents,modifiantdurablementlaforcedesconnexionssynaptiques.Lesneurotransmetteurspeuventaussiinitierlactivationetladsactivationdegnesimportants,susceptiblesdecauserunemodificationlongtermedespropritsneuronalesetsynaptiques.Sagit-ildesmodificationscrbralesdontdpendentlessouvenirs?Probablement,maisnoussommesloindunecomprhensionparfaitedulangagechimiquecomplexeducerveau.

ONDECRBRALEEN3SECONDESLesneuronesactifslibrentdesneurotransmetteursquiactiventlesrcepteursdautresneuronesafindechangerlacirculationdelinformationdanslecerveaucourt,moyenetlongterme.

BRAINSTORMINGEN3MINUTESLoxydenitrique(NO),gaztoxique,estunneurotransmetteurdesplusinhabituels.Nepouvantpastreemmagasindanslesvsiculessynaptiques,ilestlibrmesuredesaproductiondanslesneuronesactifsspcialiss.LeNOserpandensuitedanslecerveau,oilaffectedenombreuxneuronesrcepteurssansqueleneuronetransmetteursoitdirectementconnecteux.Cettesignalisationnonsynaptiqueestimportantepourlaformationdelammoirepermanente.

INTELLIGENCELIENEURONES&CELLULESGLIALES

BIOGRAPHIESEN3SECONDESOTTOLOEWI18731961Amontrenpremierquunnerfstimullibreunesubstanceeffetphysiologique

HENRYDALE18751968Auteurduprincipeportantsonnom,quiditquetouteslessynapsesdunneuronelibrentle(s)mme(s)neurotransmetteur(s)

BERNARDKATZ19112003Auteurdelhypothsequantique/vsiculairedelalibrationdesneurotransmetteurs

TEXTEEN30SECONDESMichaelOShea

Lorsquevousrflchissezpourcommanderunepizzaoudestacos,unspectaclesophistiqudesignauxchimiquesvientsimplementdeprendreplacedansvotre

cerveau.

NEUROGNTIQUE

Le Cerveau en 30 secondes

Ungneestuneunitdfinielocalisesurunchromosome,renfermantunesriedinstructionspourlafabricationduneprotine.Legnomehumaincomporteenviron22000gnes.Bienquelesprotinessoientlesrouagesessentielsdufonctionnementdesneurones,aucunecellulenabesoindelensembledes22000gnes.Lesneurones,deconcertaveclesautrescellules,activentseulementlesgnesrequispourleurspropresbesoins.mesurequelesbesoinschangent,desgnesdiffrentssontactivsoudsactivs.Cemodlevariabledegnesactifsesttrsimportantquantaufonctionnementdessynapses,carlamodificationdesconnexionsneuronalespermetdapprendrepartirdelexprience.Considronsuncircuitneuronalquidtecteunstimulussensorielpotentiellementmenaant.Silamenacepersiste,desconnexionsplusfortessontncessairespourentreteniretaccrotrelavigilance.Pourcefaire,lessignauxsontenvoysdepuislessynapsesaunoyaucentraldesneurones,olADNreoitlordredactiverlesgnesrequis;lesnouvellesprotinessontrenvoyesauxsynapsesquilesontcommandes,lesfortifiant.Alorsquelesgnesaffectentlefonctionnementcrbral,lefaitquilspeuventtreinfluencsparlenvironnementaffranchitlecomportementdundterminismegntiquerigidelorsquelemcanismegntiqueducerveausadapteauxcirconstancesvariables.

ONDECRBRALEEN3SECONDESLecerveauutilise70%denos22000gnes.Ceuxaffectantlafonctionsynaptiquesontsurtoutimportants,carleuractivitestrguleparlexprience.

BRAINSTORMINGEN3MINUTESLesgnesjouentunrleimportantdanslestroublesdumentaletducomportement,telsquautisme,dpression,troublebipolaire,schizophrnie.Enfait,alorsqueceux-cisontconsidrscommecliniquementdiffrents,destudesrcentessuggrentquilspartagentdesfacteursderisquegntique.Lidentificationdescausesgntiquescommunesdunegammedetroublespsychiatriquespeutconduireladcouvertedeleurmcanismemolculairesous-jacent,avancemajeurequantaudveloppementdetraitementsprventifs.

INTELLIGENCELIENEURONES&CELLULESGLIALES

LVOLUTIONDUCERVEAU

LECERVEAUSCHIZOPHRNIQUE

BIOGRAPHIEEN3SECONDESFRANCISCRICK&JAMESWATSON19162004&1928PrixNobeldephysiologieoumdecineen1962pouravoirdterminlastructuredelADNetsuggrlafaondontilcodeetrpliquelinformationgntique

TEXTEEN30SECONDESMichaelOShea

Lesneuronesactiventetdsactiventlesgnespourcommanderlafabricationdesprotinesncessaires;cestunpeucommeunsystmedelivraisonenfluxtendu,mais

ilfonctionne.

SANTIAGORAMNYCAJAL

Tenuparbeaucouppourlarchitectedelaneurobiologiemoderne,lejeuneCajaladabordtentdesetenirloindelamdecine.Ilvoulaittreartiste,maissonpre(professeurdanatomieapplique)taittoutaussidtermincequildeviennemdecin.Aprsunapprentissagedifficilemaisinstructifauprsduncordonnieretduncoiffeur,Cajalaobtenusondiplmeetcommencpratiquerlamdecine,finissantpartrenommprofesseurdanatomieluniversitdeValence.Continuantdessiner,ilaralisdenombreusestudesanatomiques.Savisionartistique

laprobablementconduitsaplusgrandedcouverte.En1887,alorsquilenseignaitluniversitdeBarcelone,ilatudileslamesimpeccablementcoloresdecellulescrbralesdumdecinitalienCamilloGolgietvucequiavaitchappdautres.Jusqucemoment-l,lorthodoxieprvalenteprnaitquelesystmenerveuxtaitunestructurerticuleuniforme.CajalacependantcomprisqueleslamesdeGolgimontraientclairementquelesystmenerveuxtaitunrseaudecomposantescellulairesdistinctes.Cetteinterprtationcorrecteapermisdevoirlesneuronescommelesunitsfonctionnellesducerveauentitscapablesdeformerdenombreusesconnexionssynaptiques,chacunetantsusceptibledtremodifiepourpermettrelacroissanceetladaptation.Cajalatudicephnomnependantquatreans,identifiantgalementlespinesdendritiquespetitesexcroissancesdelamembranedesdendritesdunneuronerecevantlescontactssynaptiquesdesaxonesdautresneurones.Sontalentdedessinateurluiapermisdexcuterdesdessinsdtaills.IlapublisesdcouvertesdanslaRevistaTrimestraldeHistologaNormalyPatolgica.LimpactsurlacommunautscientifiqueatsimilaireceluideDeloriginedesespcesdeDarwin.Endcrivantcorrectementlafonctionetlemcanismeduneurone,ilachanglamanire

donttravaillaitlaneuroscienceetaouvertlavoielaformulationdelathorieduneuroneproposeparlanatomisteallemandHeinrichvonWaldeyer-Hartz.Cajalabeaucoupcontribuauxjournauxmdicaux.Ilareudenombreusesrcompenses,dontleprixNobeldephysiologieoumdecineen1906,quilapartagavecGolgi.Cajalatrouvaussiletempsdefairedesrecherchesdansdautresdomainesdelamdecine,notammentlecancer,etdefondersonpropreinstitutderecherchesMadrid.Malgrlampleurdesesralisations,ilasurtoutlaisssonnomdanslhistoirepouravoirdtachleneuronedurseauquonimaginait.

1ermai1852NatPetilladeAragn,Espagne

1873DiplmdelcoledemdecinedeluniversitdeSaragosse

1874-1875AccompagneuneexpditionCubaentantquemdecinmilitaire

1883NommprofesseurdanatomieluniversitdeValence

18881894PubliedanslaRevistaTrimestraldeHistologaNormalyPatolgicalesrsultatsdesontudehistologiquesystmatiquedusystmenerveux

1888Dcouvrelextrmitlibredesaxonesetlexistencedespinesdendritiquesneuronales

1891noncesathoriedelindividualitdelacellulenerveuse

1892PubliesonlivreHistologiedusystmenerveuxdelhommeetdesvertbrs

1901NommdirecteurdesInvestigacionesBiologicas(Laboratoiresderecherchebiologique),quiallaitdevenirlInstitutCajalen1922

1906ColauratduprixNobeldephysiologieoumdecineavecCamilloGolgipourleurtravailsurlastructuredusystmenerveux

17octobre1934DcdeMadrid

LARCHITECTUREBASIQUEDUCERVEAU

Le Cerveau en 30 secondes

Imaginezquevousvenezdesaisiruncerveauhumainadultetypique,pesant1,36kg.Sontissuspongieuxexterne,encontactavecvosmains,estlecortex.Regardezlemotifapparemmentalatoiredesillonssasurfaceetvousenverrezquelques-unsplusprofonds,marquantlesdivisionsentreseslobes:lelobefrontal,lelobetemporalprochedeloreille,lelobeparitalausommetdelatteetlelobeoccipitallarrireducerveau.En-dessoussetrouveletronccrbral,responsabledesfonctionslesplusbasiquesdelavie,dontlarespirationetlerythmecardiaque.Notezaussilecervelet,pareilunchou-fleur,nichtoutct.Letronccrbralseconnectelamoellepinire,liantlecerveauauresteducorps.Reposezdoucementlecerveauetcartezgentimentsesdeuxhmisphresafindobserversesstructuresinternes,dontlehautdutronccrbral,lemsencphale.Au-dessusdecelui-cisetrouvelethalamusenformeduflastationrelaisducerveau.Pratiquementtouteinformationsensoriellearriveiciavantdtretransmiseaucortex.Danslaterminologietraditionnelledelanatomie,letronccrbralestlemtencphale,lethalamusestunepartiedudiencphaleetlecortexexterneestletlencphale.

ONDECRBRALEEN3SECONDESLecerveaupeuttredivissommairemententroisparties:lecortexexterne,lediencphale(incluantlethalamus)etletronccrbral.

BRAINSTORMINGEN3MINUTESActuellement,ilvadesoiquelecerveauestlesigedelapense,maiscettenotionnapastoujourstadmise.MmequandlimportanceducerveauatdmontreparGalienauIIesicle,ilafalluplusdunmillnairepourquecetteidesoituniversellementaccepte.AuXVIIesicle,lephilosopheanglaisHenryMoreprnaitquelecerveauhumainavaitautantdepotentielderflexionquunboldelaitcaill.

INTELLIGENCELIENEURONES&CELLULESGLIALES

LECERVELET

LEDVELOPPEMENTDUCERVEAU

LEMPLACEMENTDUNEFONCTION

CERVEAUGAUCHECONTRECERVEAUDROIT

BIOGRAPHIEEN3SECONDESGALIEN129vers210/216Leprincedesmdecinsestcrditdelapremiredmonstrationdelimportanceducerveaudansllaborationducomportement

TEXTEEN30SECONDESChristianJarrett

Planducerveau:uneunitcompactemultifonctionnellequioccupepeudespace,alimentedemanireorganique,etconuepourragirinstantanmentaux

changementsenvironnementaux.

LECERVELET

Le Cerveau en 30 secondes

Sitularrireducerveau,lecervelet(littralementpetitcerveau)ressembleunchou-fleurdelatailledunpoing.Ilcomptepour10%duvolumeducerveau,maiscontientenvironlamoitidesneuronesdelensembledusystmenerveuxcentral.Commelecerveau,lecerveletestformdedeuxhmisphres,saufquelilssontjointsparunestructuretroite,levermis(littralementver).Lecortexcrbelleuxcouvertdestriesparalllestrsrapprochesestformdematireblanchedanssespartieslesplusprofondes,avecdelamatiregriseplusprochedelasurface.LecerveletcontientdenombreusescellulesdePurkinjearborescencecomplexe,cellulesquinexistentnullepartailleursdanslecerveau.DepuisledbutduXIXesicle,leshommesdescienceontadmislerleimportantjouparlecerveletquantaucontrledumouvementetdelaposture.Lesanomaliesdesonfonctionnement,quellessoientcausesparunemaladiegntique,undommagecrbralouleffetdelalcool,conduisentdesdifficultsdelocomotionetunemaladressegnralelorsdumouvement.Rcemment,notrecomprhensionducerveletatrvolutionne;onpensemaintenantquilestimpliqu,enplusducontrlemoteur,danslefonctionnementdelammoire,delhumeur,dulangageetdelattention.

ONDECRBRALEEN3SECONDESLecerveletestpleincraquerdeneurones.Sapremirefonctionestlecontrlemoteuretlacoordination,bienquenoussachionsmaintenantquilfaitbiendavantage.

BRAINSTORMINGEN3MINUTESLecerveletestresponsabledufaitquenousnesommespascapablesdenouschatouillernous-mmes.Outrelefaitquilcalculelesmouvementsncessairespouraccompliruneactionsouhaite(unmodleinverse),lecerveletformeaussidesprdictions(modleenavant)quantauxpossiblesconsquencessensoriellesdenosactionsetlamaniredelesneutraliser.Ceprocessusinterditdesechatouillersoi-mme(voiraussiici).

INTELLIGENCELIELARCHITECTUREBASIQUEDUCERVEAU

COMMENTSAISIT-ONUNETASSEDECAF

BIOGRAPHIESEN3SECONDESJANEVANGELISTAPURKINJE17871869Adcritlescellulesarborescencecomplexequiportentsonnom

SANTIAGORAMNYCAJAL18521934Grcedestechniquesrvolutionnaires,amisenlumirelastructurecellulairesous-jacenteducervelet

MASAOITO1928Pionnierdeladescriptiondescircuitsfonctionnelsducervelet

TEXTEEN30SECONDESChristianJarrett

Incapabledefairedumonocyclesurunfil,lesyeuxbands?Reprochez-leaucervelet.

LEDVELOPPEMENTDUCERVEAU

Le Cerveau en 30 secondes

Lecerveausedveloppepartirduntubeformparletissuneuraldelembryonsonpremierstadedvolution.Lescellulessemultiplientplusrapidementsurlapartieantrieuredecetubeneural,quislargitpourdevenirlecerveauembryonnaire.Lesnouvellescellulessetransformentenneuronesimmatures.Lorsquelembryonestgdenvironquatresemaines,ceux-cimigrentversleursdestinations,faisantmergerdendritesetaxonesetformantlespremiresdestrillionsdeconnexionssynaptiques.Cesinterconnexionsnesuiventpasdeplanprcislecerveauembryonnairegnreunexcsdeneuronesetdesynapses,favorisantlacomptitionetlesinteractionsaveclenvironnementenvuedefaonnerdescircuitsfonctionnels.Ayantchouformerdesconnexionsutiles,environlamoitidesneuronesembryonnairessontdtruits.Lesaxonesdesneuronessurvivantssontisolspardescellulesglialeslorsduprocessusdemylinisation,quiaccrotlavitesseetlaqualitdelatransmissiondelinformation.Jusqurcemment,onpensaitqueledveloppementducerveausachevaitaudbutdelenfance.Cependant,levolumedematiregrisesaccrotprogressivementtoutaulongdelenfance,connatunpicaudbutdeladolescencepuisdiminuemesurequeladolescentdevientadulte.Cetterductionduvolumeducerveausemblebizarre,maisrefltesacapacitsadapterlenvironnementenliminantlessynapsesinutilisesetenfortifiantcellesquisontutiles(dumoins,cestcequonpourraitsedire!).

ONDECRBRALEEN3SECONDESLescapacitsducerveausontentretenuespardesmcanismesdynamiquesplastiquesayantpouroriginelembryon,maisquicontinuentopreraprslanaissanceetlgeadulte.

BRAINSTORMINGEN3MINUTESLedveloppementducerveauestcaractrisparuneconvergencedesinfluencesgntiques(linn)etenvironnementales(lacquis).Unemauvaisecomprhensiondecesinteractionssous-tenddesquestionscomme:Cetrait-lest-ildlinnoulacquis?Ilestcependanterrondeprsenterlesquestionscommedespropositionssoit/ou.Legnomenerenfermepasassezdinformationpourfabriqueruncerveaupartentire,doncdesgnesontvolupourexploiterlinformationvenantdelenvironnement,essentielleauxrglagesdesrseauxneuronaux.

INTELLIGENCELIENEURONES&CELLULESGLIALES

DARWINISMENEURONAL

NEUROGENSE&NEUROPLASTICIT

BIOGRAPHIESEN3SECONDESRITALEVI-MONTALCINI19092012PrixNobeldemdecine(avecStanleyCohen)en1986pourladcouvertedufacteurdecroissancedescellulesnerveuses,substancechimiqueclfaonnantledveloppementneuronal

ROGERSPERRY19131994PrixNobeldemdecineen1981pouravoirmontrquelessignauxchimiquesfournissentlesmcanismesdebasedesconnexionscrbrales

TEXTEEN30SECONDESMichaelOShea

Vousneperdezpasdecellulescrbrales,voussupprimezlesfainantespourrvlerunemachinerflexiontrsprcise.

LVOLUTIONDUCERVEAU

Le Cerveau en 30 secondes

Lecerveauacommencvoluerilyaenvironunmilliarddannes,aveclapparitiondespremiersorganismesmulticellulaires.Pourcommuniquerluneaveclautre,lescellulesontdveloppdestissusneurauxprsentsencorechezcertainescraturesactuelles,commelesmduses.Parlasuite,desvnementsgologiquesetclimatiquesinduisantlapparitiondenouveauxenvironnementsetdfisontstimulencorepluslvolutionducerveau,ycomprislmergencedegroupesdeneuronesconsacrsdestchesspcifiques.Difficilededirequandcescentresneuronauxsesontconnectsenformantlepremiercerveau,maisnoussavonsquilyaenvironunmilliarddanneslesanctresdesvertbrsmodernespossdaientdjdesstructuresvaguementcrbrales.Enregardantlergneanimalactuel,onvoitlamaniredontlespressionsvolutionnistesontinduitlmergencedediffrentstypesdecerveau.Parexemple,ladrosophilenapasdecortex,maisadegrandslobesdantenneetdescorpspdonculs,consacrsautraitementdelodeur.Chezlerat,degrandeszonesducortexsontconsacresautraitementdelinformationvenantdesesmoustaches.Lepoissonauncerveletlargi,structureimpliquedanslemouvement.Ilyabeaucoupdethoriesquantcequiapucauserlamassiveexpansionducerveauhumain,dontlebipdisme(quialibrlesmainspourutiliserdesoutils),lesgroupessociauxetlapparitiondulangage.

ONDECRBRALEEN3SECONDESLecerveauacommencvoluerilyadesmillionsdannes,permettantlorganismederagiraumondeextrieurdefaondeplusenplussophistiqueetflexible.

BRAINSTORMINGEN3MINUTESUndbatrcurrentabordelaquestiondesavoirsilecerveauhumaincontinuechanger.Despreuvesgntiquespubliesen2005suggrentquecestbienlecas.UnequipedeluniversitdeChicagoaidentifideuxvariantesdesgnesimpliqusdansledveloppementducerveau,apparusunepoquerelativementrcentedelhistoirehumaineleMCPH(microcphaline)etlASPM._Lepremierestapparuilyaenviron37000ans,lesecond,ilyaquelque5800ans.Leurpropagationrapideetcontinuedanslapopulationsuggrequilsconfrentunquelconqueavantage.

INTELLIGENCELIENEURONES&CELLULESGLIALES

NEUROGNTIQUE

LECERVELET

LEDVELOPPEMENTDUCERVEAU

TEXTEEN30SECONDESChristianJarrett

Lecerveauhumainestdansuntatconstantdamliorationpourgrerlaposturedebout,lespoucesopposablesetlenvieinsatiabledenvoyerdesSMS.

THORIESSURLECERVEAU

THORIESSURLECERVEAUGLOSSAIRE

CerveletStructureressemblantunchou-fleur,situelarrireducerveau,leplussouventassocieaucontrledelaprcision,delajustesseetdelafluiditdesmouvements;onsaitactuellementquiljoueunrleimportantdansdautresprocessuscognitifs.Lecerveletrenfermeenvironlamoitidesneuronesdelensembledusystmenerveux.

CodageprdictifMiseenuvredelhypothseducerveaubaysien,selonlaquellelecerveauconservedesmodlesprdictifsdescausesexternesdedonnessensoriellesetactualisecesmodlesselonunevarianteduthormedeBayes.LecodageprdictifplongesesracinesdanslesidesdeHermannvonHelmholtz,quiconcevaitlaperceptioncommeuneformedinfrence.

ConditionnementProcessusdapprentissageparlequelunstimulusestassociunrsultatconduisantunchangementdecomportement.Ilyadiverstypesdeconditionnementlesplusconnustantleclassiqueetloprant.Lorsduconditionnementclassique,unstimulusenvironnemental(parexemple,unsonaigu)estassociunrsultat(telquelaprsentationdelanourriture),conduisantunnouveaucomportement(commelasalivationet/oulapproche)faceaustimulus.Lorsduconditionnementoprant,uneassociationesttablieentreuneaction(parexemple,appuyersurunlevier)etunrsultat(obtenirdelanourriture),conduisantunepropensionralisercetteaction-l.

ConnexionismeApprochethoriqueexpliquantlamaniredontlesrseauxinterconnectsdeneuronespeuventapprendreviadesimplesrgleslocalesappliquesdespairesdeneurones.Leconnexionismeestautantunmodledefonctionnementcrbralquunemthodedelintelligenceartificielle.

Hypersynchronietatcrbralsurvenantquandlesniveauxdesynchronieneuronaleexcdentleslimitesnormales,desortequedegrandespartiesducerveausactiventetsedsactiventdeconcert.Cestempteslectriquessontassociesdescrisesdpilepsie.

NeuronesCellulesnerveuses,unit

NeuronesCellulesnerveuses,unitfonctionnelledebasedusystmenerveux.Lesneuroneseffectuentlesoprationsbasiquesducerveau,recevantlesinfluxnerveuxdesautresneuronesvialesdendrites,etenfonctiondumotifoudelaforcedecesinfluxrenvoyantounonuninfluxnerveux.Lesneuronesprsententdiffrentesvaritsmais(presque)tousontdesdendrites,uncorpscellulaire(soma)etunseulaxone.

PhrnologiePopulariseparFranzGallauXIXesicle,laphrnologie,pratiquemaintenantdiscrdite,dduitlapersonnalitetlescapacitsmentalespartirdesdiversesbossesdu

crne.Bienquilsesoittrompcesujet,Gallavaitraisonquantaufaitquelesdiffrentespartiesducerveaueffectuentdestchesdistinctes,conceptquisetrouvelabasedelaneuropsychologiemoderneetmmedelIRMf.

R-entreEntermesdestructurecrbrale,modledeconnexionsouneaireAseconnecteuneaireB,etlaireBestrciproquementconnectelaireA.Entermesdedynamique,signifiequelessignauxneuronauxcirculentdanslesdeuxdirectionsentredeuxaires.Lar-entredoittredistinguedufeedback,termedsignantletraitementdessignauxderreur.

SynapsesJonctionsentreneurones,liantlaxonedelunladendritedunautre.Lessynapsesassurentlasparationphysiquedesneurones.Lacommunicationtraverslessynapsesseproduitsoitchimiquement,vialesneurotransmetteurs,soitlectriquement.

SynchronieActivitcorrledesneuronesindividuels.Lesneuronesensynchroniestimulentdespotentielsdactionenmmetemps,cequipeutaccrotreleurimpactsurlesautresneuronesquilsvisent.Lasynchronieneuronalesous-tenddenombreuxprocessuslislaperceptionetlattention.

ThormedeBayesPilierdelathoriedesprobabilits,nommdaprslervrendThomasBayes,cethormeoffreunemaniredactualiserlesestimationsduneprobabilitoudunparamtrequelconquepartirdenouvellesobservations.Commeildpenddesestimationsprcdentes,lethormedeBayesattrscontrovers.Actuellement,ilsertbeaucoupdanslesstatistiquesetestdeplusenplusinfluententantquemtaphoredufonctionnementpossibleducerveau.

LEMPLACEMENTDUNEFONCTION

Le Cerveau en 30 secondes

Cartographesdumental,lessavantsduXIXesicleontcommencdchiffrerlaterraincognitaducerveau.SelonFranzGall,fondateurdelaphrnologie,lesrgionscrbralescorrespondaientdesbossesducrnereprsentantlesvariationsindividuellesdelintellectetdelapersonnalit.Sathorieatdsavoue,maislesquestionssous-tendantsesidesontsubsist:lammoire,lattention,lmotion,laperceptionetlelangagedpendent-ilsdairescrbralesparticuliresousont-ilsdistribustraverslecerveau?Laprincipalemaniredetestercetteideatlablationduneairespcifiqueducerveauchezunanimal(oulanalysedespersonnesprsentantdeslsionscrbralesspcifiques).Alorsquechezlhommecettepreuvetayaitlalocalisationdunefonction,chezlesanimauxleschosestaientmoinsclaires.KarlLashleyahabitudesratsparcourirunlabyrintheetatestleurcomportementaprsavoirendommagdespartiesprcisesdeleurcerveau.Ilaconstatqueladiminutiondelaperformancedpendaitplusduvolumedetissucrbralendommagquedesonemplacement.Celalaconduitdfendrelidedactiondemassedanslecerveau,quiprnaitquelecortexcrbralagitcommeunensemblelorsdediffrentstypesdapprentissage.Dansleconsensusmoderne,bienquedenombreusesfonctionssoientassociesdesairescrbralesspcifiques,chaquefonctiondpenddesinteractionsdesrseauximpliquantdenombreusesairesdistinctes.

ONDECRBRALEEN3SECONDESLesfonctionscognitivesnesontnibienlocalises,nitotalementdistribuesdanslecerveauchacunedpenddunrseaucomplexe,maisspcifique,dairescrbralesinteragissantes.

BRAINSTORMINGEN3MINUTESLaquestionnestpasdesavoiroestsitueunefonctioncognitivedanslecerveau,maisquelssontlesmcanismessous-jacentsetlesrseauxinteragissantstayantceux-ci.Lesneuroscientifiquesontdcouvertquelesairesfonctionnellesspcialisesnetravaillentpasseulescesontpluttdescentresdansdesrseauxcomplexesinterconnects.Parexemple,lapeurdpenddelamygdalesicetteaireestenleve,lapersonneneconnatpluslapeurpourtant,cesontlesconnexionsdelamygdaleetdurseaulargiquipermettentdprouvercesentiment.

INTELLIGENCELIELARCHITECTUREBASIQUEDUCERVEAU

NEUROPSYCHOLOGIE

IMAGERIECRBRALE

LECONNECTOMEHUMAIN

BIOGRAPHIESEN3SECONDESFRANZGALL17581828Fondateurdelaphrnologie

KARLLASHLEY18901958Dfenseurdesidesdactiondemasseetdquipotentialitducerveau

TEXTEEN30SECONDESTristanBekinschtein

Limpressiondunartistedesrseauxcrbrauxlocauxvoussavezcommentsesententlesratsdansunlabyrinthe.Ilyauradufromagesivousletraversez.

APPRENTISSAGEHEBBIEN

Le Cerveau en 30 secondes

Quesepasse-t-ildanslecerveauquandnousapprenonsquelquechosedenouveau?Commentlesmodificationsdesneuronesetdessynapsesconduisent-elleslaformationdenouveauxsouvenirs?En1949,DonaldHebbapensquelapprentissageetlammoirepourraientdpendredunprocessusolesneuronesquistimulentenmmetempssontdesneuronesquiselientensemble.Pensez-ycommeauxtracesdepasdanslaneige,quideviennentplusprofondeschaquefoisquedeuxneuronescommuniquent.Audbut,lathoriedeHebbtaitappliqueauxexpriencessurleconditionnemententamesparIvanPavlov.Parexemple,unneuroneparticulierducerveauduneabeillesactivequandondonnecelle-cidusucre,lafaisantsortirsatrompe.Sionintroduitunarmedecitronavantdedonnerlesucrelabeilleetsionrptecelaplusieursfois,labeillesemettrasortirsatrompequandellehumelecitron,mmeenabsencedesucre.Ceneurone-lsactiveenprsenceduseularme.Lapprentissagehebbienafortifilesconnexionsentreneuronesragissantlodeurdecitron.Despreuvesontmontrquelapprentissagemodifieauniveaumolculairelesconnexionsentredeuxneurones.Imaginezmaintenantquevousapprenezunenouvelleexpression:cerveauengourdi.Vouscrezldenouvellesconnexionsdanslesrseauxdevotrecerveaulinguistiquegrcelapprentissagehebbien.

ONDECRBRALEEN3SECONDESQuesepasse-t-ilquandonapprendquelquechosedenouveau?Lesneuronesquistimulentenmmetempsselientensemble.

BRAINSTORMINGEN3MINUTESLesneurotransmetteursseservantcommedunpontdelespaceentredeuxneurones,lespacesynaptique,peuventexciterlepremierneuroneouinhiberlesecond.Lapprentissagefonctionnecommeunecombinaisondecesdeuxtypesdecommunication.Surcettebase,onatrouvlapreuvedelapprentissagemmechezleslimacesdemer.Danscecas,lemcanismemolculaireimpliqueleneurotransmetteurglutamatelibrparlepremierneurone,quitraverselespacesynoptiqueetselieauxrcepteursdusecondneurone,quisontourrenddisponiblesplusdercepteurspourlarrivesuivantedeglutamate.

INTELLIGENCELIERSEAUXNEURONAUX

CODAGENEURONAL

LECERVEAUQUISESOUVIENT

BIOGRAPHIESEN3SECONDESIVANPAVLOV18491936Auteurduconceptdeconditionnement,mcanismesous-tendantlapprentissagedanslaplupartdesesformes

DONALDHEBB19041985Aproposunmcanismedapprentissageneuronal

TEXTEEN30SECONDESTristanBeklnschteln

Lorsduneexpriencedapprentissagehebbien,lesabeillessortentleurtrompeenhumantlecitron,carleursneuronesontapprisquelesucresuivra.

RSEAUXNEURONAUX

Le Cerveau en 30 secondes

Imaginezunordinateurcapabledepensercommenous,puisfaitestravaillersescircuitscommedesrseauxdeneuronesdonnantnaissanceauxprocessussous-tendantlaperception,lespensesetlesactions.Cestlebutdelaneurosciencecomputationnelle.Mmesiellerestehorsdatteinte,laperspectivedelaralisationderseauxneuronauxabeaucoupinfluenclesthoriesconcernantlefonctionnementducerveau.En1890,WilliamJamesprnaitquelespensessontunproduitdelinteractiondesneurones,idequasiimpossibletesterlpoque.En1943,dansuneapprocheplusformelle,WarrenMcCullochetWalterPittsontcrlemodlemathmatiquedunneuroneentreetsortie,basedupremierrseaudeneuronesartificiels.Danslesannes1970,desrseauxmathmatiquesdeneuronesartificielsonttcrs,imitantlesmcanismesbiologiquescrbraux.Cesrseauxtaientcentrssurdesalgorithmesdapprentissageetpouvaientrsoudredesproblmescomplexesdereconnaissancedemotifs.Enplusdaiderlesscientifiquescomprendrelefonctionnementducerveau,ilsontaussiconduitetconduisentencoredenouvellestechnologiessinspirantdelabiologie.Uneimplicationdececonceptestquelinformationnestpaslocalisedanslecerveau,maisdistribuetraverstouteslesconnexionsdunrseau.Ontentemaintenantdeconcevoirdenouvellesarchitecturesderseauneuronalquiimitentencorepluslecerveau.

ONDECRBRALEEN3SECONDESLesrseauxdeneuronesartificielsfontpreuvedunecapacitdapprentissageassezsimilaireaucerveauhumain.Desrecherchessontencorencessairesavantquilspuissentpenser,apprendreoummeressentir.

BRAINSTORMINGEN3MINUTESLapprentissagetraverslesrseauxdeneuronesatunaccomplissementmajeurdudveloppementdelintelligenceartificielle.Sesformesavancespermettentauxordinateursdidentifierlesmodlesetdeclassifierlesdonnessansavoirtexplicitementprogrammspourcela.Rcemment,GeoffHinton,pionnierdanscedomaine,amontrquelorganisationhirarchiquederseauxmultiplesdeneurones(lapprentissageapprentissageprofond)estdterminantepourlapprentissagedesconceptsdehautniveau.

INTELLIGENCELIELEMPLACEMENTDUNEFONCTION

APPRENTISSAGEHEBBIEN

LECERVEAUBAYSIEN

BIOGRAPHIESEN3SECONDESWARRENSTURGISMCCULLOCH&WALTERPITTS18981969&19231969Auteursdeladmonstrationmathmatiquemontrantquelesrseauxdeneuronesartificielspeuventmettreenuvredesfonctionslogiques,arithmtiquesetsymboliques

DAVIDRUMELHART&JAMESMCLELLAND19422011&1948Crateursdupremiermodleformel,devenulecadredebasepourlaplupartdesmodlesdeconnexionisme

TEXTEEN30SECONDESTristanBekinschtein

gauche,unrseaudeneuronesartificiels;droite,unepongeratatinepleinedeau,desucreetdegraisse.Quiestleplusmalin?

CODAGENEURONAL

Le Cerveau en 30 secondes

Commentungroupedeneuronespeut-ilpercevoirunchangementdanslemonde,transformerlaperceptioneninformationetlenvoyerunautrerseaudeneuronesafindegnrersensationsetcomportements?Prcisonsdabordquelecerveaunapasunseullangagemaisplusieurs,sortedetourdeBabelneuronale.Pireencore,ceslangagessontdistinctsdesniveauxdiffrents:neurones,rseaux(groupesdeneurones),cerveauentier.Parexemple,letracdelactivitlectriquesimultanedunamasdeneuronesducortexmoteurdunsingemontrequelasommedesvoixdesdiffrentsneuronesnexpliquepaslatrajectoiredumouvementdesonbras.Cependant,lactivitintgredesdizainesdemilliersdeneuronesencodecettetrajectoire,soulignantsancessitpourlemouvement.Commentlesgroupesdistantsdeneuronescoordonnent-ilsleuractivit?Lecodeneuronalest-iluncodededbit,autrementditest-ilbassurlavitesselaquellelesneuronesenvoientdesinflux?Oulecerveauutilise-t-iluncodedetempsolemotifdactivationprcisestceluiquiimporte?Ledbatduredepuislongtempsetleschosessemblenttrepluscomplexesquelunoulautre.Lesscientifiquesmodernesutilisentdesoutilsmathmatiquesnovateursetdesthoriesdepointepourmontrercommentlescodesdedbitetdetempspourraienttravaillerdeconcertentantquintermdiairesdesconversationslectriquesducerveau.

ONDECRBRALEEN3SECONDESCommentlecerveauseparle-t-illui-mme?Pourdchiffrerlemystredesonfonctionnement,ondoitcomprendrelelangageindividueletcollectifdesneurones.

BRAINSTORMINGEN3MINUTESUnconceptprometteurpourlecodageneuronalestceluidesynchronie.Lesneuronesquienvoientdesinfluxdeconcertaurontprobablementplusdimpactsurleursciblesqueceuxquinelefontpas,ensupposantquelesinfluxmisdefaonsynchronearriventleursdestinationsenmmetemps.LasynchroniedesgrandespopulationsdeneuronesestvisibledanslesrythmescrbrauxdtectableslEEG.Ilatsuggrquecesrythmesoffrentauxneuronesdeschancesdecommuniquerefficacementlesunsaveclesautres.

INTELLIGENCELIENEURONES&CELLULESGLIALES

RSEAUXNEURONAUX

LECERVEAUQUIOSCILLE

BIOGRAPHIESEN3SECONDESALANTURING19121954Predelinformatique,acraqulecodedelamachineEnigma

WILLIAMBIALEK1960Aformalisleproblmedelectureducodeneuronalenutilisantlathoriedelinformation

TEXTEEN30SECONDESTristanBekinschtein

Scnesdelacentraleducerveau:Mentendez-vous?Restezenligne.Votreappelestimportantpournous.

DONALDHEBB

Malgrlimpactquilaeusursadiscipline,DonaldOldingHebbestarrivasseztardlapsychologie.Sapremireambitiontaitdedevenircrivain.NenNouvelle-cosse(Canada),ilacommencsacarrireacadmiqueluniversitDalhousie,oilaobtenuunelicence.Sacarriredcrivainnapasdcoll,sibienquilafaitlechoixpragmatiquedelducation,enseignantpendantquelquesannesdansdescoleslmentairesetdeslyces.LalecturedeFreudetdePavlovladirigverslapsychologie;ilaobtenuunematriseluniversitMcGill,suivieparundoctoratHarvard(sousladirectiondeKarlLashley),unstagelInstitutdeneurologiedeMontral(avecWilderPenfield,voirici)etunepriodeauYerkesLaboratoryofPrimateBiology.LetravaildeHebbsestconsacrtantlaneurophysiologiequlapsychologie.Sonintrt

premierconcernaitlelienentrecerveauetmentallecomportementdesneuronesetlamaniredontilsproduisentcequenouspercevonscommepenses,sentiments,souvenirsetmotions.Ilaabordceproblmesoustouslesangles,tudiantlaprivationsensorielle,leslsionscrbrales,leseffetsdelaneurochirurgie,ducomportement,delexprience,delenvironnement,delastimulationetdelhrdit,ainsiquelesprincipalesthoriesdelapsychologiedesonpoque,dontleGestalt,lebhaviorismeetlestravauxdeFreud,SkinneretPavlov.Sesdcouverteslontincitformulerunesortedegrandethorieunifiedelaneuroscience,quilespraitvoirjoindrecerveauetmental.En1942,lorsquiltravaillaitchezYerkes,ilacommencrdigersonlivreleplusimportant,

Psychophysiologieducomportement,prsentantsesides.Ilyaintroduitleconceptdesynapsehebbienne(lidequelesneuronesquistimulentenmmetempssontdesneuronesquiselientensemble)etdassociationdescellules,notionquelapprentissagehebbienallaitconduireauxgroupesdeneuronessactivantdansdessquencesparticulires,permettantlarflexion,laperception,lapprentissageetlammoire.Sonlivreatpublien1949,uneanneaprsquilfutnommprofesseurdepsychologieluniversitMcGill.Soninfluenceetsonimportanceontttrstendues.Sonuvredepionnierrestelabasedenombreuxdveloppementsdelarobotique,delinformatique,delintelligenceartificielleetdelingnierie,ainsiquedelaneuroscienceetdelapsychologiedveloppementale.TantlesneuroscientifiquesquelespsychologuesrevendiquentDonaldHebbcommelun

desleurs.Sacapacitdejeterunregarddexpertsurledtaildesesrecherchesetdeprendreenmmetempsdureculafindemontrerseslecteurslimageglobaleestunhommagesestalentslatentsdcrivaincommetouslesgrandsromanciers,ilarussiunifierlegnraletleparticulier.

22juillet1904NatChester(Nouvelle-cosse,Canada)

1925LicencedeluniversitDalhousie

1932MatriseenpsychologiedeluniversitMcGill;sathseestintituleConditionedandUnconditionedReflexesandInhibition

19331934critScientificMethodinPsychology:AtheoryofepistemologybasedinObjectivePsychology;nonpubli,maisunemined'ides

1934TravaillesousladirectiondeKarlLashleyluniversitdeChicago

1935SuitLashleyHarvardpourcontinuersondoctoratsurleseffetsdelaprivationvisuellesurlaperceptiondesrats

1936Obtientsondoctorat

1937RecherchespostdoctoraleslInstitutdeneurologiedeMontral,sousladirectiondeWilderPenfield

1942CommencetravaillerauYerkesLaboratory,tudiantlesmotionschezlechimpanz

1947NommprofesseurdepsychologieluniversitMcGill,oilrestejusqusaretraiteen1972

1949PubliePsychophysiologieducomportement

1960luprsidentdelAmericanPsychologicalAssociation

1972PrendsaretraiteluniversitMcGill,enrestantprofesseurhonorairedepsychologie

1980RevientluniversitDalhousiecommeprofesseurhonorairedepsychologie

20aot1985DcdeenNouvelle-cosse

LECERVEAUQUIOSCILLE

Le Cerveau en 30 secondes

quellefrquencepercevez-vousuneondecrbrale?Sivousavezunemauvaisejourne,vouspourrezdirepeine,maislavritestquelesondescrbralescirculentconstamment,mmequandvoustesendormi.Lactivitlectriqueducerveau,mesurepardestechniquestellesquelEEG,estcaractrisepardefortesoscillationsondescensesnatredelactivitsynchronedesinnombrablesneurones.Enfait,lesondesalphaonttlespremirestreobservesparHansBerger,linventeurdelEEGdanslesannes1920.Lesondesalphasontdesoscillationsrelativementlentes,environ10Hz(10cyclesparseconde),observessurtoutdanslapartiepostrieureducerveau,plusprononcesltatdeveilledtendu,lesyeuxferms.Celaaconduitcertainschercheurssuggrerquelerythmealphareflteleralentissementcortical,bienquecetteidesoitmaintenantmiseendoute.Dautresoscillationsimportantesducerveauincluentlesondesdelta(14Hz),thta(48Hz),bta(1225Hz)etgamma(2570Hzouplus),mmesicescatgoriessontquelquepeuarbitraires.Ontenteactuellementdedcouvrirleurrlepourlecerveauetlemental.Parexemple,lesondesbtaapparaissentsurlesairesmotricesducortexmesurequelecerveauseprpareaumouvement;onpensedepuislongtempsquelesondesgammasoutiennentlaconnexiondescaractristiquesdeperceptionlorsdesscnescomplexes.

ONDECRBRALEEN3SECONDES

Lasynchroniedesgrandespopulationsdeneuronesconduitdesondescrbralescaractristiques,quisous-tendenttouteslesfonctionsdeperception,cognitivesetmotrices.

BRAINSTORMINGEN3MINUTESLesondescrbralesnesontpastoujoursbonnespourvous.Quandlesoscillationsneuronalesdeviennenttropfortes,lecerveaurisquedentrerdansuntatdhypersynchronie,odevastesgroupesdeneuronessactiventetsedsactiventdeconcert.Cegenredetemptelectriqueseproduitdurantlescrisesdpilepsie.Lacapacitdeprdirelespisodeshypersynchronesavantleurdclenchement,peut-tretempspourpermettreuneintervention,estactuellementundfimajeurpourlesneuroscientifiques.

INTELLIGENCELIEIMAGERIECRBRALE

SOMMEIL&RVE

BIOGRAPHIESEN3SECONDESHANSBERGER18731941Neurophysiologiste,premieravoirenregistrlessignauxEEG;lesondesalphataientappelesinitialementondesdeBerger

WILLIAMGREYWALTER19101977Neurologueetcybernticien,lepremiermesurerlesondesdeltadurantlesommeil

WOLFSINGER1943Auteurdelidequelesondesgammajouentunrledanslaperception

TEXTEEN30SECONDESAnilSeth

HansBergersurfesurlesvaguesdesonproprecerveau.Ilpeutvousassurerquecestbienplusrevigorantquecelaenalair.

DARWINISMENEURONAL

Le Cerveau en 30 secondes

LathoriedelaslectionnaturelledeDarwinestparmilesplusgrandesralisationsscientifiques,expliquantlamaniredontlaviecomplexemergedelavariationvolutionnisteetdelaslectionaufildetrslonguespriodes.LedarwinismedveloppparGeraldEdelmanprnequunprocessussimilaireprendplacedanslecerveau,impliquantdesgroupesdeneuronesaulieudegnesoudorganismes.Appelaussithoriedeslectiondugroupeneuronal,ilreposesurtroispropositions:lepremierdveloppementcrbralgnreunensembletrsdiversdecircuitsneuronaux,uneslectionprendplaceparmilesgroupes(ceuxutilisssurviventetdeviennentplusforts,lesautresdisparaissent),uninterchangementconstantdesignauxlar-entreprendplaceentredesgroupesdeneuronesspars.FrancisCrick(voirici)acritiqucettethorie,soulignantquilluimanquaitunmcanismederplication,propritessentielledelaslectionnaturelledeconcertavecladiversitetlaslection.Toutefois,Edelmanacontinudveloppersathorie,apportantdenouvellespreuvesprovenantdulangageetmmedelaconscience.Bienquelapreuvedirectemanquetoujours,sathorieredevientsignificativemesurequelesneuroscientifiquesavancentdanslacomprhensiondelamaniredontdetrslargespopulationsdeneuronessecomportentetsedveloppent.

ONDECRBRALEEN3SECONDESLarflexionsurlapopulation,siessentiellepourDarwin,peutaussitrelacldelacomprhensionducerveau.

BRAINSTORMINGEN3MINUTESLedarwinismeneuronaltablitunedistinctionessentielleentreinstructionetslection.Lessystmesinstructionnistes,commelesordinateurs,reposentsurdesprogrammesetdesalgorithmesetsupprimentlavariabilitetlebruit.Lessystmesslectionnistesdpendentdesvolumesconsidrablesdevariationetimpliquentlaslectiondtatsspcifiquesdunrpertoiretrslarge.Lathorieoffreunfortcontrasteaveclesmodlescomputationnelsducerveauetdumental,mettantenvidencelexempledeDarwinlefaitquelavariationestessentiellepourlafonctionbiologique.

INTELLIGENCELIELEDVELOPPEMENTDUCERVEAU

APPRENTISSAGEHEBBIEN

RSEAUXNEURONAUX

BIOGRAPHIESEN3SECONDESGERALDM.EDELMAN1929PrixNobeldemdecinepoursontravailsurlesprincipesdeslectionenimmunologie,ildveloppelathoriedudarwinismeneuronaldepuislesannes1970

JEAN-PIERRECHANGEUX1936Pionnierdudveloppementdesthoriesdeslectiondufonctionnementcrbral;ilaidentifilercepteurnicotiniquedelactylcholine

TEXTEEN30SECONDESAnilSeth

lagagecrbralcertainsneuronespeuventvoler,dautresdisparatront.

LECERVEAUBAYSIEN

Le Cerveau en 30 secondes

Imagineztreuncerveau.Voustesenfermdansuncrneosseux,essayantdecomprendrecequilyadehors.Vousnedisposezquedessignauxlectriquesprovenantdessens,quivarientenfonctiondelastructuredecemondeet,indirectement,devospropressignauxenvoysaucorps(bougezlesyeux,etlessignauxsensorielschangerontaussi).AuXIXesicle,HermannvonHelmholtzaralisquelaperceptionlasolutionduproblmequya-t-illextrieurdevaitimpliquerlecerveaudduisantlescausesexternesdesessignauxsensoriels.Celasuggrequelecerveaueffectueunedductionbaysienne,termedcrivantlamaniredontlesconvictionssontactualisesmesuredeladcouvertedenouvellespreuves.Autrementdit,lesdonnessensoriellesarrivantessontcombinesauxvaluationsprcdentesafindedterminerleurscauseslesplusprobablescorrespondantauxperceptions.Enmmetemps,lesdiffrencesentresignauxprditsetdonnessensoriellesencourserreursdeprdictionsontutilisespouractualiserlesvaluationsprcdentes,lesprparantlasriedentressensoriellessuivantes.Uneinterprtationdecetteidelecodageprdictifditquelarchitectureducortexestidalepourlaperceptionbaysienne.Seloncettevision,linformationbasverslehautvenantdesairessensoriellescomportedeserreursdeprdiction,alorsquelessignauxhautverslebasdesrgionscrbralessuprieuresvhiculentdesprdictions.

ONDECRBRALEEN3SECONDESPercevoir,cestcroire.Lemondeperuestlameilleureconjectureducerveauquantauxcausesdesesentressensorielles.

BRAINSTORMINGEN3MINUTESLethormedeBayesimpliquedesconnexionsextrmementprofondesentreperceptionetimagination.Lethormeexigequelecerveaumaintienneunmodlegnratifdescausesdesesentressensorielles.Autrementdit,celasignifiequepourpercevoirquelquechose,lecerveaudoittrecapabledegnrerlui-mmelestatscorrespondants,pareilslaperceptionpartirduhautverslebas.Sicestvrai,celasignifiequechacundenosmodesdeperceptiondpenddenoscapacitsimaginativesindividuelles.

INTELLIGENCELIELARCHITECTUREBASIQUEDUCERVEAU

LECERVEAUIMAGINATIF

LECERVEAUSCHIZOPHRNIQUE

BIOGRAPHIESEN3SECONDESTHOMASBAYES17011761Thologienetphilosophebritannique.Ilaformulcequiestdevenuunthormemathmatiqueportantsonnom

HERMANNVONHELMHOLTZ18211894Physiologisteetmdecinallemandquiaformulleprincipedeperceptionentantquedduction.Ilatlepremiermesurerlavitessedesinfluxlectriquesdanslesnerfs

TEXTEEN30SECONDESAnilSeth

Cenestpastantcequevousvoyezestcequevousobtenez,quecequevousobtenezestcequevousvoyez.

DRESSERLACARTEDUCERVEAU

DresserlacarteducerveauGLOSSAIRE

ConnectomeTermeinventparOlafSporns.Paranalogieaveclegnome(lacartedesgnes),leconnectomeestleplancompletouleschmadetouteslesconnexionsneuronales.Alorsquelesgrandeslignesduconnectomehumainsontconnues,noussommesencoretrsloindudchiffrementdetoussesdtails.

CortexcrbralTermedsignantlamatiregrisepriphrique(appeleainsienraisondelabsencedemylinisationquifaitparatreblancheslesautrespartiesducerveau)deshmisphrescrbraux,plissepardessillonsdeprofondeursvariablesetreprsentantenvirondeuxtiersduvolumeglobalducerveau.Lecortexcrbralestdivisenlobes(frontal,parital,temporaletoccipital),chacunayantdesfonctionsdiffrentes,dontlaperception,larflexion,lelangage,lactionetautresprocessuscognitifssuprieurstelsquelaprisededcisions.Seszonesfonctionnellessontappelesaires.

lectroencphalographie(EEG)Techniquedtectantlesinfimesvariationsduchamplectriquelasurfaceducerveau,produitesparlactivitdesgroupesdeneuronesdanslecortexsous-jacent.LEEGaunetrsbonnersolutiondansletempsmaislocaliserelativementpeu(encomparaisondelIRMf)lactivitdanslespace.Unemthodeapparentelamagntoencphalographie(MEG)mesurelesvariationsduchampmagntiquecorrespondant.LaMEGestplussensiblequelEEG,maisestbienpluscomplexeetcoteuse.

Imagerieparrsonancemagntiquefonctionnelle(IRMf)Cettetechnologiearvolutionnlaneuroscienceenpermettantdevisualiserdemanireindirectelactivitcrbraleetlastructuretridimensionnelleducerveau,utilisantlafaondontlesdiffrentespartiesducerveauragissentauxchampsmagntiquesintenses.LIRMfestbasesurlamesuredesdiffrencesdeloxygnationdusangquivontdepairaveclactivitneurale.EncomparaisondelEEG,lIRMfaunetrsbonnersolutionspatialemaisunefaiblersolutiondansletemps.

Imageriedutenseurdediffusion(ITD)Techniquedimagerierelativementrcente,basesurlimagerieparrsonancemagntique(IRM),galementappeleIRMpardiffusion,quipermetdedterminerlapositionetlorientationdesfaisceauxdematireblancheducerveau.Lamthodereposesurladistributiondesdirectionsdediffusiondesmolculesdeau.

LobefrontalUnedesquatredivisionsprincipalesducortexcrbral,laplusdveloppechezlhommeencomparaisondautresanimaux.Lelobefrontal(unpourchaquehmisphre)abritedeszonesassocieslaprisededcisions,laplanification,lammoire,lactionvolontaireetlapersonnalit.

NeuronesCellulesnerveuses,unitfonctionnelledebasedusystmenerveux.Lesneurones

effectuentlesoprationsbasiquesducerveau,recevantlesinfluxnerveuxdesautresneuronesvialesdendrites,etenfonctiondumotifoudelaforcedecesinfluxrenvoyantounonuninfluxnerveux.Lesneuronesprsententdiffrentesvaritsmais(presque)tousontdesdendrites,uncorpscellulaire(soma)etunseulaxone.

NeuropsychologieDisciplinequitudielesfonctionsmentalessuprieuresdansleursrapportsaveclesstructurescrbralespartirdesobservationsducomportementetdesexpriencesdespatientsdontdesrgionscrbralesspcifiquesontsubidesdommages.Parexemple,lamnsiedupatientH.M.aprslendommagementdesonhippocampeapermisauxneuropsychologuesdassocierlhippocampelammoire(pisodique).

PhrnologiePopulariseparFranzGallauXIXesicle,laphrnologie,pratiquemaintenantdiscrdite,dduitlapersonnalitetlescapacitsmentalespartirdesdiversesbossesducrne.Bienquilsesoittrompcesujet,Gallavaitraisonquantaufaitquelesdiffrentespartiesducerveaueffectuentdestchesdistinctes,conceptquisetrouvelabasedelaneuropsychologiemoderneetmmedelIRMf.

Rseaudumodepardfaut(RMD)Cerseauestcomposdeplusieursrgionscrbralesdontlactivit(quandmesuretypiquementparuneIRMf)estrduitedurantlaralisationdunetcheorienteversunbutprcisetplusactiveltatdereposveill,dintrospectionoudattentiondirigeverslintrieur.Engnral,leRMDinclutlespartiesmdianesdulobeprfrontal,leslobestemporauxetlecortexcingulaire_postrieur.

Stimulationmagntiquetranscrnienne(TMS)Techniqueodesimpulsionsmagntiquesbrvesmaispuissantessontappliquessurlencphaletraverslecrne,modifiantbrivementlactivitdesneuronessitusdanslechampmagntique.Enmodifiantlactivitcrbraledansdesrgionsspcifiques,laTMSpermetdvaluerleslsionsprovoquespardiversesaffectionsneurologiques.Rcemment,laTMSatassocielEEGdesorteenregistrerlesractionscrbralesetcomportementalesauximpulsionsmagntiques.

NEUROPSYCHOLOCIE

Le Cerveau en 30 secondes

LespremirestentativeshsitantesdecartographierlecerveauontdbutauXVIIIesicleaveclaphrnologie,pseudosciencequiattribuaitlesbossesprsentessurlecrnedestraitspsychologiquesspcifiques.En1861,enpartiepourrfuterlaphrnologie,PaulBrocaapubliunetudemarquanteoilprsentaitunpatient,Leborgne,quicomprenaitcequonluidisaitmaisdontlaparoletaitdgradeaupointquilnepouvaitprononcerquunesyllabe,tan.Aprssamort,lautopsiepratiqueparBrocaadcouvertdeslsionsdansunepartiedulobefrontalgauche,preuvecrucialedulienentreunefonctionetuneairecrbraleprcise.Brocaapoursuivisesrecherchessurdespatientsprsentantundfautdelangagelilammeaireendommage.Unpeuplustard,CarlWernickeacontribulimageglobaleenutilisantlammemthodepourassocierlacomprhensiondulangageunezonedulobetemporalgauche.Cescasontcontribulanaissancedunenouvellescience,laneuropsychologie,quiexaminaitlespatientsprsentantdesdommagescrbrauxafindedterminerlesrgionscrucialespourunefonctiondonne.Aufildecescentcinquantederniresannes,dinnombrablespatientsdecegenreontpermisdereconstruirelimageduncerveauauxnombreusessous-unitsspcialises,chacuneremplissantunrleprcisquantnospensesetnossentiments.

ONDECRBRALEEN3SECONDESLespatientsayantsubiundommagecrbraldbouchantsuruntroublementalontpermislasciencedelierfonctionsetairescrbrales.

BRAINSTORMINGEN3MINUTESLaneuropsychologieatoujourstuneaffairecomplique.Parexemple,ledommagecrbralcrerarementunelsionnette,permettantparfoisauxrgionsintactesdereprendreunefonctiondonnedelazoneendommage.Pendantdesdcennies,elleatleprincipaloutildecartographieducerveau.Actuellement,laneuropsychologieestdevenuequelquepeuobsolte,lestechniquesmodernesdimagerie,commelesIRMf,tantcapablesdetrouverdanslensembleducerveaulesliensunefonctionspcifique(chezdessujetsenbonnesant).

INTELLIGENCELIELEMPLACEMENTDUNEFONCTION

IMAGERIECRBRALE

STIMULATIONCRBRALE

BIOGRAPHIESEN3SECONDESPAULBROCA18241880Dcouvreurdelairedeproductiondulangage

CARLWERNICKE18481905Dcouvreurdelairedecomprhensionverbale

ALEXANDRELOURIA19021977Predelaneuropsychologiemoderne

TEXTEEN30SECONDESDanielBor

PhineasGageetlabarreminequiatraverssoncerveau,lelaissantvivant,maismodifiantsonesprit.

IMAGERIECRBRALE

Le Cerveau en 30 secondes

Toutcommelastronomieetlabiologieonttrvolutionnesparletlescopeetlemicroscope,laneuroscienceatbouleverseparlimageriecrbrale.Certainestechnologies,commelimagerieparrsonancemagntique(IRM),ontrvldemanirenoninvasivelastructuretridimensionnelleducerveau.Cesscannersontpermisdexplorerlarchitectureducerveauetlamaniredontsonanatomiediffredunindividuunautre,offrantdesoutilscliniquesdedtectiondesdiversdommagescrbraux.Limageriedutenseurdediffusion(ITD),plusrcente,fournitunecartetridimensionnelledesprincipalesconnexionsentreleszonescrbrales.Laneurosciencearellementtrvolutionneparlestechnologiesobservantlactivitcrbrale.Llectroencphalographie(EEG)yajouunrleconsidrableenrvlantlavariationdelactivitlectriquecrbrale,unemillisecondeaprsuneautre,aufildelexcutiondunetcheoudupassagepardiversesphasesdesommeil.Toutefois,lEEGnestpastrsbonnepourdterminerlesfonctionsdeszonescrbralesspcifiques.Deloinlatechnologiedimageriedominantedecesdeuxderniresdcennies,limagerieparrsonancemagntiquefonctionnelle(IRMf)localiseavecuneprcisiondequelquesmillimtres,enquelquessecondes,leschangementsdelactivitneuronale.Celaanormmentamliorlacomprhensiondurlefonctionneldechaquezonecrbraleetdelamaniredontellescollaborentpourtayerlesprocessusmentaux.

ONDECRBRALEEN3SECONDESLimageriecrbralepermetdtudierprcisment,demanirenoninvasive,laforme,lesconnexionsetlefonctionnementducerveau.

BRAINSTORMINGEN3MINUTESLIRMfcommencetreutilisecommeunoutilpermettantdelirelesprit.cejour,celapermetsurtoutdtudierlaractionducerveaulorsquonprsenteunindividuunephoto,unevidooudesmots.Denouvellesmthodesreconstruisentlaperceptionendchiffrantlactivitducortexvisueletenengnrantuneimagefloue.Ilestextrmementexcitantdimaginerjusquocetteformedetlpathietechnologiqueprogresseralavenir.

INTELLIGENCELIELEMPLACEMENTDUNEFONCTION

NEUROPSYCHOLOGIE

TATDEREPOS

BIOGRAPHIESEN3SECONDESHANSBERGER18731941PionnierdelEEG

PAULLAUTERBUR19292007PionnierdelIRM

PETERMANSFIELD1933PionnierdelIRM

TEXTEEN30SECONDESDanielBor

Lesautrespeuventliredansvospenses.tablissezlesfrontiresdevotreintimitennepensantquauxcouleursprimairesetdesformesgomtriquessimples.

CONNECTOMEHUMAIN

Le Cerveau en 30 secondes

Quelquesoitleniveauexamin,depuislesaxonesmicroscopiquesdunepoignedeneuronesjusquauxfibresdelpaisseurdundoigtquiconnectentdesrgionsmajeuresducortex,lecerveauestessentiellementstructurcommeunrseau.Leplancompletdecesconnexionsneuronalesestleconnectome.Diversprojetsambitieuxgrandechellecommencentlereconstruiredepuisdesperspectivesdiffrentes.chellemicroscopique,unebonnepartieimpliqueletravailmticuleuxsurdinfimescoupesanatomiques.chellemacroscopique,lesmthodesincluentlITD(Voirici),quicredemanirenoninvasiveuneimagedesprincipalesvoiesducerveau.Undfiparticulierdeceprojetglobalestdelierlesdiffrentestechniquespourcreruneimagedensembledesconnexionscrbrales.Bienquelactivitdenosmilliardsdeneuronesfaonneenessencenotremondemental,deconcertaveclachimiecrbraleetlagntique,beaucoupdeneuroscientifiquespensentmaintenantquecettestructureenrseauestlaplusimportante.Encartographiantleconnectomehumainetenexplorantlesdiffrencesentreindividus,onespretrouverdesindicesvitauxquantnospenses,lanaturedesmaladiespsychiatriqueset,finalement,quinoussommesentantqutresdousderflexion.

ONDECRBRALEEN3SECONDESLeconnectomehumainestleplancompletdes600trillionsdeconnexionscrbrales.Ilfaudradesdcenniespourcomplterceprojet.

BRAINSTORMINGEN3MINUTESSeloncertains,rvlerlastructureducerveauhumainapporteramoinsdindicesquattendu,spcialementparcequetouteconnexionvarieenpermanencemesurequedautresconnexionssedveloppentoumeurent.Lareconstructiondetouteslesconnexionsneuronalesetsynaptiquesdunmatode,Caenorhabditiselegans,atacheve.Avecuncerveauformdeseulement302neurones,cestlundesanimauxlesplussimples,pourtantbeaucoupdesescaractristiquescomportementalesrestentencoreunmystre.

INTELLIGENCELIERSEAUXNEURONAUX

IMAGERIECRBRALE

BIOGRAPHIESEN3SECONDESDAVIDVANESSEN1945Leaderduprojetduconnectomehumainetpionnierdelaneuroanatomie

CORNELIABARGMANN1961NeurobiologisteamricaineconnuepoursontravailsurC.elegans

OLAFSPORNS1963Scientifiqueallemand,inventeurdutermeconnectome

TEXTEEN30SECONDESDanielBor

High-techdanslatte.UnereprsentationbidimensionnelleduneITDtridimensionnelledecertainsdes600trillionsdefilsquifontfonctionnervotrecerveau.

OPTOGNTIQUE

Le Cerveau en 30 secondes

En1979,FrancisCrick,codcouvreurdelADN,amentionnquelquesidesbizarresproposdesneurones,suggrantquelespropritsdelalumirepouvaientservirdoutildecontrleenneuroscience.Ilauraitdavoirplusconfianceensonpropredomaine.En2005,KarlDeisserothetsescollguesontutilisunviruspourintroduireungnesensiblelalumire,tirdalguesunicellulaires,danslesneuronesdunrat.Expossunelumirebleue,lesneuronessactivaient.Unautregne,cettefois-ciprovenantdunebactrie,introduitdemaniresimilaire,lesdsactivaitchaquefoisquunelumireverteclairaitlerat.Actuellement,descentainesdelaboratoiresdumondeentierutilisentavecunematrisesansprcdentdestechniquessimilairespourtudierlefonctionnementducerveau.Parfois,lalumireestdirigesurlecrne,maisdhabitudeuneminusculefibreoptiqueestimplantedanslecerveau.CettetechniquecontribuelamliorationdelaperformancecognitiveWimVanduffeletsescollguesontrcemmentmodifiunergiondeslobesfrontauxdedeuxsingespourpermettreuneactivationlargieparlalumire.Lorsquunelumirebleueaactivcettergion,lessingessesontmontrsplusrapideslorsquilfallaittrouverunobjet.Enplusdtrelunedestechniquesneuroscientifiquesrcenteslesplusnovatrices,loptogntiquemontredegrandespromessesentantquefuturoutilclinique.

ONDECRBRALEEN3SECONDESLoptogntiquemodifiegntiquementdesneurones,lesrendantsensibleslalumire,quilesactiveetlesdsactive.

BRAINSTORMINGEN3MINUTESEtsivousarriviezapaiserimmdiatementunetemptedeneuronespileptiquessuractifs,simplementenallumantunelampe?Ousivouspreniezdescellulesdormantesdecontrledumouvement,quiimposentdnormeseffortsauxmaladesdeParkinsonpourlemoindregeste,etlesrevigoriezavecunemicro-torcheimplante?Mmesidesproblmesimportantsdescuritrestentrgleravantlesessaissurlhomme,lesapplicationspotentiellespourunelargegammedaffectionspsychiquesetneurologiquessontextraordinaires.

INTELLIGENCELIELEMPLACEMENTDUNEFONCTION

NEUROPSYCHOLOGIE

IMAGERIECRBRALE

STIMULATIONCRBRALE

BIOGRAPHIESEN3SECONDESFRANCISCRICK19162004Premierscientifiquesuggrerloptogntiqueentantquetechnique

KARLDEISSEROTH1971Chefdefileetpionnierdelatechniqueoptogntique

EDBOYDEN1979CollaborateurdeDeisseroth

TEXTEEN30SECONDESDanielBor

Vousconnaissezcemomentolalumiresefaitdansvotreesprit?Peut-trequecenestpasseulementunemtaphore.

WILDERPENFIELD

Pionnierdelaneurochirurgieetprobablementlapersonnalitdelaneurosciencelaplusportesurlarussitedesonquipepluttquesurlasienne,WilderPenfieldestnauxtats-UnisetagrandiHudson,dansleWisconsin,avantdobtenirlacitoyennetcanadienneen1934.toiledefootballamricainPrinceton(afindobtenirunebourseRhodes,dontlattributiondpendaitdunmlangedecapacitssportivesetdeprouesseintellectuelle),ilapassuneanneaprssondiplmecommeentraneurdefootballafindefinancerlapoursuitedesestudes.Letravailetlentranementontpay:en1914,PenfieldareuunebourseRhodesauMertonCollegedOxford(Angleterre).L,ilatudiavecleneurophysiologisteCharlesSherrington,quiluiaouvertlesportesdelaneuroscience,domaineoilyavaitbeaucoupexplorer.sonretourauxtats-Unis,Penfieldacommencsacarriredeneurochirurgien,pensant

quilpourraitmieuxtudierlesfonctionsetlessecretsducerveauhumainsilenavaitunsoussonscalpel.Penfieldavaitunfortespritdquipeetunpenchantpourlecaritatif,apparemmentinstillsparsamre.Aulieudetravaillerseul,ilaenvisaguninstitutolesneuroscientifiquesvenantdedivershorizonspourraienttravailler,fairedesrecherchesetapprendreensemble,partageantleursdcouvertespourlebiendelhumanit.CommelpoquesesidesonttfroidementreuesNewYork,ilsestinstalllaFacultdemdecinedeluniversitMcGilldeMontral,auCanada,doilapoursuiviavecnergielacollectedefonds,obtenantunesubventiondelafondationRockefeller.En1934,ilafondlInstitutdeneurologiedeMontral,centrederecherchesneuroscientifiques.CestlquePenfieldaralislestudesdespatientspileptiquesquiontinscritsonnom

danslhistoire.Samthodeconsistaitoprerlespatientspourexciserlesneuronesdclenchantlescrisesdpilepsie.Lesoprationssedroulaientsousanesthsielocale,cequipermettaitdequestionnerlespatientsdurantlintervention.Ceux-cipouvaientainsirapporterleurssentimentsetsensationslorsquediffrentespartiesducerveautaientstimules.Grcecesinformationsdepremiremain,Penfieldapudresserdescartesprliminairesducerveau,tablissantleprincipedelatralisationcrbraleetposantlesbasesdelacartographiefutureducerveau.LhomunculestylisquilaralisavecsoncollgueHerbertJasper,olatailledechaquepartieducorpsrefltelenombredenerfsquiledesservent,estencoreutiliscejour.

26janvier1891NatSpokane(Washington,tats-Unis)

1899SinstalleavecsafamilleHudson,dansleWisconsin,rgionnataledesamre

1913DiplmdePrinceton

19141916BoursierRhodesauMertonCollegedOxford(Angleterre);tudielaneuropathologieavecCharlesSherrington

1918DoctoratenmdecinedeluniversitJohnsHopkins;faitsonapprentissageavecleneurochirurgienHarveyCushingBoston(Massachusetts)

1919DernireanneOxfordentantqueboursierRhodes,suiviepardestudesenEurope

1921Retourauxtats-UnispourdevenirchirurgienassociluniversitColumbia

1928RejointlaFacultdemdecinedeluniversitMcGill

1934Collectedesfonds,fondelInstitutdeneurologiedeMontral(INM)(danslecadredeluniversitMcGill),dontildevientledirecteur

1934Devientcitoyencanadien

1951crit,avecHerbertJasper,EpilepsyandtheFunctionalAnatomyoftheHumanBrain

1954

PrendsaretraitedelaFacultdemdecinedeMcGill,maisrestedirecteurdelINM.

1960ReoitlamdailleListerpoursescontributionslasciencechirurgicale

5avril1976DcdeMontral(Canada)

TATDEREPOS

Le Cerveau en 30 secondes

Lorsdesexpriencesdimageriefonctionnelleducerveau,lapratiquestandardestdeconfierunvolontaireunetcheardueeffectuerpendantquilpasseunscanner,etdassocierlesexigencesdelatcheauxpartiesdesoncerveauquisactiventvisiblement.Maisquesepasse-t-ilentrecespriodesdeffort?Onpourraitsattendrecequelactivitcrbralechutespectaculairementetquedesmodlesalatoiresdactivationsensuivent.Lapremireindicationquantlerreurdetellessuppositionsatobtenueaudbutdesannes2000parMarcusRaichle,quiadcouvertlexistencedungroupedergionscrbrales(appelrseaudumodepardfaut)dontlactivitcessequandonseconcentresurlexcutiondunetche,maisquiseractiventquandonsetournelespoucesmentalement.peuprslammepoque,enralisantdesscannerssurdessujetsentraindesereposer,MichaelGreiciusadcouvertlammesriedergions.Cettetonnantedcouverteconcernantlactivitcrbraleestenquelquesortelnergienoiredelaneuroscience.Leschercheurstravaillentencoresursaformulation.Onpense,entreautres,quecepourraittrelasignatureneuronaledelarvasserie.Curieusement,lesanomaliesdurseaudumodepardfautsontassociestouteunesriedetroubles.Ilsepeutdoncquecepasse-tempsapparemmentordinairesoitbienplusimportantquonlecroyaitinitialement.

ONDECRBRALEEN3SECONDESSansrienfaire,lecerveauestpresqueaussiactifquelanormale,maisunesriedergionspardfautsactiventlaplacedecelleslieslatche.

BRAINSTORMINGEN3MINUTESLerseaudumodepardfautestsubtilementdfiniparlactivitcoordonnedunesriedairescorticalessituessurtoutlelongdelalignedemilieucorticaleoleshmisphresducerveausontencontact.Unmodepardfautcorrectprenddesannesmergerdanslapetiteenfance;levieillissementleperturbe.Dautrespreuvesdelimportancedurseaudumodepardfautviennentdesonrlesupposleplusprometteur,celuidelarvasserie,quiatlilintuitionetlacrativit.

INTELLIGENCELIELEMPLACEMENTDUNEFONCTION

IMAGERIECRBRALE

LECERVEAUVIEILLISSANT

BIOGRAPHIESEN3SECONDESMARCUSRAICHLE1937Dcouvreurdurseaudumodepardfaut

MICHAELGREICIUS1969Pionnierdestudessurltatderepos

TEXTEEN30SECONDESDanielBor

Fainants,rjouissezvous!Lecerveautravaillepresqueaussidurquandvousregardezdanslevidequillefaitquandvousavezlairaffair.

CERVEAUGAUCHECONTRECERVEAUDROIT

Le Cerveau en 30 secondes

Enregardantuncerveauhumain,lunedesescaractristiqueslesplusvidentesestlesillonquicourtlelongdesoncentredavantenarrire,ledivisantendeuxhmisphresdistincts.Bienquenmajeurepartieanatomiquementsymtriques,ilsnefonctionnentpasdelammemanire.DesmdecinsduXIXesicle,commePaulBroca,sensontaperus,carlespatientsprsentantundommageductgauchetaientbienplussusceptiblesdemontrerdestroublesdulangagequeceuxprsentantdesdommagesductdroit.Lintrtpourcesquestionsaconnuunrenouveaudanslesannes1960,quandRogerSperryetdautressesontmistudierlespatientsprsentantuncerveauddoubl,chezquilefaisceaupaisdenerfsconnectantleshmisphresavaittcoupafindetraiterunepilepsiegrave.Lestestsontmontrquedanscescas,leshmisphrespouvaientoprerindpendammentetmontraientdesforcesetdesfaiblessesdiffrentes.Unesimplificationexcessivetientlhmisphregauchepourfroidetlogique,ledroit,pourmotifetcratif.Endehorsdespatientsprsentantuncerveauddoubl,leshmisphrescrbrauxfonctionnentdeconcertchezlaplupartdesgens.Aulieudassignerdestchesunctoulautre,leshmisphresappliquenttypiquementunstyledetraitementdiffrentauxmmestches.Alorsquelhmisphregaucheestdominantpourlelangage,ledroitadesfonctionsverbalespropres,dontlareconnaissancedelintonation.

ONDECRBRALEEN3SECONDESLesdeuxhmisphrestravaillentdiffremment;lanotiondectdroitcratifetdegauchelogiqueestunesimplificationextrme.

BRAINSTORMINGEN3MINUTESTouteuneindustriedapplicationsetdditionsestdveloppeautourdelidededverrouillerlepotentielcratifdelhmisphredroit.Ilyadespreuvesdelacrativitdelhmisphredroit,pourtantlhmisphregaucheestluiaussicratifsamanire.Letravailaveclespatientsprsentantuncerveauddoublarvllephnomnedelinterprtelamaniredontlhmisphregaucheracontetrsbiendeshistoiresexpliquantcequefaitlamaingauche(contrleparlhmisphredroit).

INTELLIGENCELIELEMPLACEMENTDUNEFONCTION

NEUROPSYCHOLOGIE

LECERVEAULINGUISTIQUE

PAULBROCA

ROGERSPERRY

BIOGRAPHIESEN3SECONDESROGERSPERRY19131994PrixNobelpoursontravailaveclespatientsprsentantuncerveauddoubl

MICHAELGAZZANIGA1939PionnierdesexpriencessurlecerveauddoublaprsuneformationavecSperry

TEXTEEN30SECONDESChristianJarrett

Geeksmagauche,cratifsmadroite!Ocelalaisse-t-ilLonarddeVinci?

STIMULATIONCRBRALE

Le Cerveau en 30 secondes

WilderPenfield,lundesplusinfluentsneurochirurgiensduXXesicle(voiricietici),opraitlespatientssouffrantdunepilepsiegravesousanesthsielocale(oprersurlecerveaunesuscitepasdedouleur).Afindeminimiserlevolumedetissucrbralexciser,ilprnaitlutilisationdunesondelectriquepourstimulerlesneuronesetdterminerplusprcismentsilsfaisaientpartiedelanomalieprovoquantlescrises.Ilarapidementdcouvertquecettemthodeconvenaitaussipourcartographierlesfonctionsdesdiffrenteszonescrbrales.Ilamontr,parexemple,quelastimulationdunseulneuronedeslobestemporauxractivaitdessouvenirscompletschezlepatient.Lastimulationmagntiquetranscrnienne(TMS)estlesuccesseurmodernedecettetechnique.LaTMSestuneprocdurenoninvasivequiutiliseunebrveimpulsionmagntiquesurlecuirchevelupourstimulerlargioncorticalesous-jacente(engros,uncarrdenviron2,50cmdect),cequiintensifie,ouplushabituellement,supprime,sonactivit.SilesvolontairesexcutentunetchemieuxoumoinsbienaprslaTMSdunergioncrbralespcifique,celamontrequecettergion-lestlieauprocessuscorrespondant.LaTMSestdevenueparconsquentunoutilsupplmentairepourcartographierlesfonctionsducerveau.

ONDECRBRALEEN3SECONDESStimulsdefaonlectromagntique,lesneuronesdairesspcifiquespeuventinduiredeschangementsdepense,deperception,dattitude.

BRAINSTORMINGEN3MINUTESWilderPenfieldaaussidcouvertquenstimulantunneuroneonpeutfairecroireaupatientquesajouedroiteattouche;enstimulantunautre,onpeutfairetressautersonpoucegauche.Enrptantlesstimulations,ilaconstatquelesairesmotriceetsensorielleformentunecartetrsordonneo,parexemple,lesmouvementsdelalanguesontcontrlsparlasectioncorticaleexterneinfrieure.Cetarrangement,largementlemmepourtous,estlundesmeilleursexemplescorticauxdelocalisationdunefonction.

INTELLIGENCELIELEMPLACEMENTDUNEFONCTION

NEUROPSYCHOLOGIE

IMAGERIECRBRALE

BIOGRAPHIESEN3SECONDESWILDERPENFIELD18911976Pionnierdelastimulationcrbrale;adressdescartesneuronalesdtailles,sensorielleetmotrice

ANTHONYBARKER1950PremierutiliserlaTMSpourlarecherchescientifique

JOHNROTHWELL1954InventeurdelatechniquemodernedelaTMSetpionnierdesonutilisationpourltudedelaconnectivitcorticale

TEXTEEN30SECONDESDanielBor

Toutecettestimulationcrbralerisquederendreunmecunpeunerveux.

CONSCIENCE

CONSCIENCEGLOSSAIRE

AiremotricesupplmentairePartiedulobefrontalquicoordonneetplanifielesgestescomplexesimpliquantunesquencedemouvementsoulacoordinationdesmembres;possiblesourceneuraledupotentieldeprparationmotrice.Lastimulationlectriquedirectedecettergioninduitlenviedefaireunmouvement.

ComaTroublemajeurdelaconscience,tatleplusprochedelamortcrbraleprcdantlamortproprementdite.Lespatientscomateuxnemontrentaucunsignedevigilanceoudeconscience.Lactivitcrbraleesttrsrduiteetenquelquesortesimilairecelleobservedurantuneanesthsiegnrale.

Corrlat(s)neuronauxdelaconscienceDfinisparFrancisCricketChristofKochcommetantlesmcanismesneuronauxminimesconjointementsuffisantspouruneperceptionspcifique.Leurqutereprsenteencorelapprochedominantedelaconscienceenneuroscience.

tatvgtatifTroublemajeurdelaconsciencesuivantunelsioncrbralegrave.Lespatientsdanscettatsemblentveills,maispasconscients.Cettatvgtatifestappelpersistantlorsquildureplusduneanne.Ltatestdistinctducoma,olespatientsnemontrentaucunsignedevigilanceoudeconscience,etdeltatdeconscienceminime,olespatientsmontrentdessignesbrefsetpassagersdeconscience.

NeurotransmetteursComposschimiqueslibrsparlesneurones(etparfoisparlescellulesgliales)etagissantsurdautresneurones.Lesneurotransmetteurspermettentlacommunicationentreneuronesauniveaudessynapsesentraversantlespacesynaptique(fentesynaptique)entrelaxonedunneuroneetladendritedunautrelorsdelarriveduninfluxnerveux.Ilyaplusieursvaritsdeneurotransmetteurs,maisilspeuventtrepartagsendeuxgrandsgroupes,lestransmetteursdelexcitationetlestransmetteursdelinhibition.

PhnomneautoscopiquePhnomnehallucinatoireolesujetvisualisesondoublepartirdesonproprecorps,ladiffrencedunesortiehorsducorps,dfiniecommeunedissociationentrelespritetlecorpsphysique,lespritpouvantlibrementexplorerlespaceenvironnant.Danslhautoscopie,ilestdifficilepourlesujetdediresilestdcorporounon,etosesituelecentredesaconscience.

PotentieldeprparationmotriceSignallectriquemontantlentementdanslecerveaudtectableenutilisantlEEGquisembleprcderlesdcisionsdeffectuerdesactions.Lacontroversefaitragequantsavoirsilexistencedecepotentielmetendoutelanotiondelibrearbitre.

QualiaTermephilosophiquedsignantdespropritsdelaperceptionetdelexpriencesensiblelarougeurducielaucrpuscule,lesondunecloche,lachaleurdunfeudebois,etc.Lesqualiasontsimplementlamaniredontleschosesparaissent.

RseauparitalprfrontalRseaucomprenantlesairescorticalesprfrontaleetparitale,impliquesdanslintgrationsensorielle,lattentionetlesfonctionscognitivessuprieures.Lerseauparitalprfrontalestsouventassocilaconscience,spcialementdanslathoriedelespacedetravailglobal.

RivalitbinoculaireAppeleaussiantagonismebinoculaire,cestunphnomnedeperceptionvisuelleolaperceptionalterneentrelesimagesdiffrentes(incompatibles)prsenteschaqueil.Commelentresensorielleresteconstante,lexamendelactivitneuraledurantlarivalitbinoculairecontribueltudedelabasecrbraledelaconscience.

Sommeilparadoxal(REM)Phasedusommeilolesyeux(bienqueferms)bougentrapidement.Lesommeilparadoxalcouvreenvironunquartdusommeilnocturneetintervientverslematin.Lesrvessontplushabituellementassocisausommeilparadoxal,maispeuventaussiseproduiredurantdautresphasesdusommeil.

ThoriedelespacedetravailglobalThorieproposantquelecontenudumental(perceptions,penses,actions)devientconscientlorsquilgagnelaccsunespacedetravailglobalcomprenantlensembleducerveau,quiluipermetdtreutilisavecsouplessepourlecontrleducomportement.

Thoriedelinformationintgre(TII)Thoriemathmatiqueproposantquelesexpriencesconscientesmergentdelintgrationdegrandsvolumesdinformationparlecerveau.

LEPROBLMEDIFFICILE

Le Cerveau en 30 secondes

Pourquoitoutprocessusphysique,commeceuxprenantplacedanslecerveau,est-ilaccompagnparlexprienceconsciente?Cestleproblmedifficiledelaconscience,quilnefautpasconfondreavecleproblmefacileexpliquantlefonctionnementducerveau.LeproblmedifficilenousaccompagnedepuisdessicleslespremierspenseursdualistestelsqueDescartesdivisaientluniversensubstancesmentalesetsubstancesmatrielles,maiscestseulementdanslesannes1990quelephilosopheDavidChalmersainventproprementparlerceterme.Leszombiesphilosophiquesdpendentaussiduproblmedifficile.Unzombiephilosophique(biendiffrentdutypehollywoodien)estindiffrenciabledunepersonnerellequantsoncomportement,pourtantilnenfermepasdexprienceconsciente.Touslesphilosophesnadhrentpaslanotiondeproblmedifficile.DanielDennettarguequelaconscienceestmieuxdfinieentermesdelafonctionquelletaieetnonentermesdessencebrutedelexprience(qualia).Decepointdevue,nulnesaitquoisertrellementlaconscience.Pourcertains,leproblmedifficileempcheratoujoursdecomprendrescientifiquementlaconscience,maiscetteidepeuttrearbitrairementpessimiste.Ilsepourraitquenrsolvantlesproblmesfacilespossparlecerveau,leproblmedifficiledisparaisse.

ONDECRBRALEEN3SECONDESCommentleauducerveaugnre-t-ellelevindelaconscience?Nulnelesaitencore.

BRAINSTORMINGEN3MINUTESCertainstablissentunparallleentreleproblmedifficileetledbatsurlevitalismedelhistoiredelabiologie.Ilnyapassilongtemps,ilsemblaitinconcevablequunensembledeprocessusbiologiquespuissegnrerlaviesansunequelconqueforcevitaleouessencevitaleadditionnelle.Actuellement,noussommesbienpluslaiseaveclidedeviemergeantdelamatire,mmesibeaucoupresteencorecomprendre.Peut-trequelammechosesepasserapourlaconscience.

INTELLIGENCELIECORRLATSNEURONAUXDELACONSCIENCE

CONSCIENCE&INTGRATION

LECERVEAUANESTHSI

BIOGRAPHIESEN3SECONDESRENDESCARTES15961650Philosophefranais,fondateurdudualisme,dcouvreurouinventeurduproblmedifficile

DANIELDENNETT1942AuteurdeLaConscienceexplique

DAVIDCHALMERS1966Inventeurdutermeproblmedifficile

TEXTEEN30SECONDESAnilSeth

Lesdeuxontdescircuitsneuronauxexemplairesetunrevenurgulier,maisunseulauneconscience.

SOMMEIL&RVE

Le Cerveau en 30 secondes

Nouspassonsenvironuntiersdenotreviedormiret,quandnousnervonspas,noussommescompltementinconscients.Mmelhumbledrosophiledort,alorsquechezcertainescratures,commelesdauphins,seulelamoitiducerveaudorttourtour.Lesommeilestimportant.Unenuitsanssommeillaissedestraceslelendemain;uneprivationdesommeiltroplongueprovoquelamort.mesuredelendormissement,lactivitlectriquerapideprsenteltatdeveillesestompeetdesondeslentesetprofondescommencenttraverserlecortex.Laplupartdesentressensoriellessontbloquesetlessignauxnerveuxverslesmusclessontinterrompus,nousempchantdemimernosrves.Malgrcela,lecerveaurestepresqueaussiactifqultatdeveille.Lesommeilestdhabitudedivisentroisphasesdeplusenplusprofondes,pluslesommeilparadoxalolactivitcrbraleestsimilairecelleltatdeveilleetoprennentplacelaplupartdesrves.Ilexistedenombreusesthoriessurlesraisonsdusommeil.Daprsnombredechercheurs,lesommeilaideconsoliderlessouvenirsdelajourne.Selondautres,ilrquilibrelesneurotransmetteurs.Lesrvessontencoreplusmystrieux.PourFreud,ilsreprsentaientlaccomplissementdesdsirsdusubconscient.Unethorieplusrcenteprnequilssontsimplementlamanirequalecerveaudesaisirlasignificationdesapropreactivitlorsquilestcoupdumonde.

ONDECRBRALEEN3SECONDESLesommeilestlafaonducerveaudegrerlaveille.

BRAINSTORMINGEN3MINUTESLaconscienceoniriqueestdiffrentedelaconsciencenormale.Lorsquenousrvons,nousacceptonsplusfacilementlesvnementsbizarres,montronsuneconsciencedenous-mmesrduiteet,gnralement,nefaisonspaspreuvedevolont.Celapeuttrelilactivitrduiteducortexprfrontaldurantlerve.Etlervenestpaslimitausommeilparadoxallesrvesinterviennentaussiaprslerveildunpremiersommeilondeslentes,bienquilssoientrelativementstatiques,imagesinstantanesmanquantdordinairedecaractrepersonnel.

INTELLIGENCELIELECERVEAUQUIOSCILLE

LECERVEAUANESTHSI

LECERVEAUIMAGINATIF

BIOGRAPHIESEN3SECONDESSIGMUNDFREUD18561939Psychiatreautrichien,auteurdelathorieprnantquelesrvesreprsententdesdsirsinconscientsinaccomplis

ALLENHOBSON1933PsychiatreamricainconnupoursathoriedesrvesselonlemodleAIM,activationentre-sortiemodulation

TEXTEEN30SECONDESAnilSeth

Lesommeildonnevotrecerveaulachancedemettrejoursontravailadministratif,desamuserdesvnementsdujouretdeprofiterdunpeudetempspersonnel.

FRANCISCRICK

ProbablementplusconnucommecolauratduprixNobeldanslecadredesonpartenariatavecWatson,lecoupleLennonetMcCartneydelabiologiemolculaire,FrancisCricksestsuffisammentillustrdanssacarriredethoricienscientifiquepourconcurrencerunedouzainedegrandsesprits.Effectivement,lesfilsdesesintrtssonttroitemententretisss,commelesbrinsdelhlicedelADN.Dnormesbouleversements,tantintellectuelsquegographiques,ontcaractrissavie.Sonuvreestunecombinaisonexaltantedetravailarduetdebondsinspirantsdelimagination,accompagnsdincursionsoccasionnellesdansdesdomainespluscontroverss,commelathoriedelapanspermieetleugnisme.Aucontrairedununiversitaireenfermdanssatourdivoire,ilconsidraitquelathoriescientifiquenepeutpastredveloppeisolmentdelexpriencehumaine.Souhaitantpopulariserlascience,ilardigplusieurslivresexpliquantdesconceptsdifficilesauxlecteursmanquantdeformationscientifique.CrickadbutsavieacadmiquelUniversityCollegedeLondresentantquephysicien,

avantdepasserlabiologieen1947,obtenantundoctoratCambridge,puissintressantlagntique.AprstrenteansdecarrireCambridge,ilachangunefoisdeplusdedirection,sinstallantauSalkInstituteforBiologicalResearchdeLaJolla(Californie,tats-Unis),sintressantlaneuroanatomieetseconcentrantsurlaneurosciencethorique.En1982,travaillantavecGraemeMitchison,ilapubliunarticlesurlespossiblesfonctionsdusommeilparadoxal.partirdudbutdesannes1990,ilaconsacrentirementsestalentslaremiseaucurdelaneurosciencedelarechercheconcernantlaconscience.Crickatfrappparlarpugnancedesneuroscientifiquessattaquerceproblmecapital;dansunarticlede1990critavecChristofKoch,ilobservait:Ilestremarquablequelaplupartdutravaildelasciencecognitiveetdelaneurosciencenefaitaucunerfrencelaconscience.SacollaborationavecKochadurjusqusondcsen2004,aboutissantunesriedarticlesthoriquesinfluentssurlarelationentreactivitcrbraleetconsciencevisuelle,dveloppantlanotiondecorrlatsneuronauxdelaconscience.Davantagethoricienquexprimentateur,ledonleplusgranddeCrickatsacapacit

discernerlesmotifsetlesliens,voirlimageglobaledanstoussesdtailsetcomprendrelafaondontlesdiffrentesdisciplinesscientifiquesdoiventcollaborerpouraboutirunmeilleurraisonnement.Silathoriescientifiquetaitunsport,Crickauraittlentraneurenchef,recrutantdesjoueursdediffrentesdisciplinesafindeconstituerunequipecapabledarriveraursultatrecherch.Sondernierlivre,LHypothsestupfiante:larecherchescientifiquedelme,promouvaitlidequelaneurobiologiedisposedesoutilsetdessavoir-fairencessairespourrsoudrelatrsanciennequestiondesavoirpourquoi(etcomment)noussommesconscients.

8juin1916NatWestonFavell(Northampton,Angleterre)

1937LicenceenphysiquedelUniversityCollegedeLondres

19391945TravaillepourlaRoyalNavydansunequipedescientifiques

1947Commencetudierlabiologie;travailleauStrangewaysResearchLaboratory,Cambridge

1950tudiantdedoctoratauGonville&CaiusCollege,Cambridge

1952RencontreJ