Si la conquête spatiale fut le défi de la seconde moitié du XXème siècle, décrypter le fonctionnement du cerveau, l'organe le plus complexe du corps humain pourrait être celui du XXIème siècle - avec l'Intelligence artificielle !

C'est un sujet que j'ai moi-mếme étudié possédant une maîtrise de biochimie en spécialisation neurosciences !

Depuis la fin du XIXème siècle, on accumule les données sur le cerveau et ses constituants, les neurones et à la fin des années 1990, les neurosciences connaissent une véritable révolution avec des avancées techniques telles que l'IRMf (Imagerie par Résonance Magnétique fonctionnelle). Mais la véritable gageure est de déterminer comment une telle structure, le cerveau, des circuits et des réseaux de neurones reposant sur la capacité à propager des signaux électriques parvient à générer la pensée ?

Au départ, tout est parti de la découverte du neurone, mis en évidence par les technique de  coloration des corps cellulaires de Camillo Golgi et Ramon Y Cajal ! Dans le cas du second, sa coloration ne mettait en évidence que certaines cellules d'un échantillon et de manière aléatoire mais celles-ci était rendu parfaitement visibles ! On pu ainsi établir les premières classification de neurones dont les très impressionnantes cellules de Purkinje du cervelet avec leurs étonnantes arborescences !

Parallèlement, se développaient les premiers travaux d'électrophysiologie, avec de fines électrodes en verre, le neurone de calmar étant un matériel privilégié de par sa taille. Dans ce domaine, on peut citer les travaux de Hogkins et Huxley !

C'est ainsi qu'on découvrait le Potentiel d'Action - ou PA - qui se transmet le long des axones des neurones. Le neurone est riche en ion potassium (K+) tandis que le milieu extracellulaire contient lui beaucoup d'ions sodium (Na+). De fait, la cellule nerveuse a un potentiel électrique négatif, de l'ordre de moins 70 milliVolts ( - 70 mV). L'arrivée d'un PA se traduit par une dépolarisation de proche en proche - d'autant plus rapide, par saut, si l'axone est myélinisé (isolant électrique) - les ions K+ sortant et les ions Na+ entrant, la différence de potentiel s'atténue ! Ceci se fait au moyen de canaux ioniques (des protéines membranaires), dépendant du potentiel ou activés par des neurotransmetteurs se fixant sur des récepteurs.

Entre l'axone d'un neurone et les dendrites du neurone suivant, il existe un espace vide appelé synapse. Le neurone présynaptique va, suite au PA, libérer un neurotransmetteur (il en existe divers, excitateurs ou inhibiteurs, acétylcholine, GABA, dopamine, sérotonine), capté par le neurone post-synaptique qui déclenche un PPS (Potentiel Post Synaptique) qui si il atteint un certain seuil d'intensité déclenchera un PA au niveau du segment initial de l'axone suivant la loi du "tout ou rien" ! A noter que si le PA a toujours la même intensité, contrairement aux PPS (PPSE, excitateur et PPSI inhibiteur),la fréquence des PA peut varier !

Tous ces neurones - des milliards dans le cerveau qui forment presque une infinité de connexions - forment des réseaux - que l'on appelle depuis le début des années 2000, dans leur ensemble, le Connectome - comme le Génome pour l'ensemble des gènes, - celui-ci représente la disposition de l'ensemble des neurones ! Il diffère selon les individus ! en dresser la carte représente le grand défi du XXIème siècle et prendra des décennies en alliant toutes les techniques possibles !

A l'échelle, on a le cerveau qui s'organise en quatre lobes : frontal, temporal, pariétal, et occipital et contient plus de 150 aires dédiées à des tâches spécifique comme l'aire de Broca dédié au langage ! Sauf que c'est plus compliqué que cela et plusieurs aires "s"allument" à l'IRM lorsqu'on fait effectuer telle ou telle tâche à un sujet d'expérience !

Je vous donne rendez-vous bientôt pour de nouveaux billets en neurosciences !

A bientôt !