Africa-Press – Madagascar. Les humains ne sont pas totalement des animaux comme les autres. En effet, nos capacités cognitives inégalées nous différencient de tous les autres êtres vivants, nous conférant un avantage décisif. En partie grâce à la taille de nos cerveaux, trois fois plus grands que chez nos cousins les plus proches, le chimpanzé et le gorille. Mais la particularité du cerveau humain ne se limite pas à sa taille plus imposante et à son plus grand nombre de neurones: il affiche aussi une quantité plus élevée de connexions entre ceux-ci.
Des chercheurs de l’Institut Neuro-X à l’École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) viennent de découvrir que les connexions neuronales entre différentes régions du cerveau se font différemment chez l’humain par rapport aux autres mammifères. Alors que chez les souris et les autres primates, les connexions d’un neurone A à un neurone B dans une autre région du cerveau se font en général par une seule voie, chez l’humain elles prennent plusieurs chemins pour connecter ces deux neurones.
Ces autoroutes d’information neuronale, présentées le 11 décembre 2023 dans le journal Nature Communications, augmenteraient la vitesse, la complexité et la fiabilité de ces transmissions neuronales, tout en rendant nos cerveaux plus adaptables et plus résilients.
À la recherche des voies neuronales qui connectent le cerveau
Cette découverte a été réalisée par l’équipe du neuroscientifique Enrico Amico, qui avait déjà révélé en 2021 que les connexions neuronales de chaque personne sont uniques, permettant de nous identifier comme avec nos empreintes digitales. Cette fois-ci, les chercheurs ont comparé les connectomes (l’ensemble des connexions neuronales) des humains, des macaques et des souris, notamment pour évaluer comment l’information est transmise d’une région à une autre du cerveau. Cela implique souvent la connexion entre des neurones qui ne sont pas voisins et qui doivent donc relayer leur message en passant par des neurones intermédiaires. Les scientifiques ont analysé des scans en IRM fonctionnelle (IRMf, qui permet de visualiser l’activité cérébrale) de 100 personnes en bonne santé, de neuf macaques et de dix souris jeunes et en bonne santé (animaux non anesthésiés).
Ainsi, ils ont identifié les différentes voies neuronales possibles dans ces cerveaux. Puis, ils ont utilisé un modèle informatique qui estime la plausibilité de chacune de ces voies, en prenant en compte que l’information a tendance à se perdre au fur et à mesure qu’elle avance à travers les neurones d’une voie neuronale. Les chercheurs ont donc vérifié chacune des voies en mesurant l’activité neuronale tout au long de ces chemins, pour estimer si l’information envoyée par le neurone A est bien celle reçue par le neurone B. Car si au cours du chemin, l’activité grandit au lieu de faiblir, il est plus probable qu’il s’agisse d’un autre signal.
Davantage de communications en parallèle dans le cerveau des humains
L’équipe de l’EPFL a identifié toutes les voies neuronales dans les cerveaux de ces trois espèces, mettant en évidence une différence significative entre les humains et les autres mammifères étudiés. Chez les souris et les macaques, la majorité de ces voies connectant deux neurones éloignés étaient uniques, c’est-à-dire que l’information transmise du neurone A au neurone B passait toujours par les mêmes neurones intermédiaires. Alors que chez les humains, ces envois d’information passaient plus souvent par différents chemins pour aller du neurone A au neurone B.
Ces voies parallèles concernaient principalement des connexions entre des régions du cerveau impliquées dans les sens et l’attention et celles liées à la prise de décision et l’introspection. Selon les auteurs, cette redondance neuronale pourrait représenter une forme plus complexe de transmission de l’information. “Ces voies parallèles d’information pourraient permettre plusieurs représentations de la réalité et la capacité de réaliser des fonctions abstraites, capacité spécifique aux humains”, spécule dans un communiqué Alessandra Griffa, première autrice de l’étude.
Ces voies parallèles pourraient rendre notre cerveau plus résilient
La multiplication des voies neuronales parallèles chez les humains aurait pu être facilitée par l’agrandissement rapide du cerveau ces derniers millions d’années chez notre espèce et nos ancêtres les plus proches: notre cerveau a triplé de taille depuis nos ancêtres australopithèques (comme la célèbre Lucy, vieille d’environ 4 millions d’années). Cet agrandissement a entraîné l’expansion très rapide des régions du cerveau impliquées dans la prise de décision et l’introspection, ce qui aurait multiplié les chemins menant vers ces régions.
En plus de permettre une meilleure transmission de l’information neuronale, ces voies parallèles pourraient aussi donner à notre cerveau davantage de résilience: si jamais une blessure ou une pathologie coupe une de ces voies, alors celles restantes peuvent assurer la transmission de l’information. Sachant que ces connexions sont différentes d’un individu à un autre, il est possible que le nombre de ces voies parallèles puisse jouer un rôle dans la résilience cérébrale de tout un chacun, ce qui pourrait expliquer en partie pourquoi certains vieillissent sans aucun problème neurologique alors que d’autres présentent une baisse cognitive rapide après un certain âge.
“Nous voulons voir s’il y a un lien entre ces différences et la présence des voies parallèles, et si ces voies pourraient être entraînées pour compenser des processus neurodégénératifs”, avance Alessandra Griffa. Une potentielle voie thérapeutique facilitée par ces autoroutes neuronales qui nous rendent, au moins en partie, humains.
Pour plus d’informations et d’analyses sur la Madagascar, suivez Africa-Press
