CogniFit - Le Cerveau Humain

Qu'est-ce que le cerveau ?

Le cerveau est un organe complexe situé à l'intérieur du crâne, qui gère l'activité du système nerveux. Il fait partie du système nerveux central (SNC) et représente la plus grande partie de l'encéphale, ainsi que la plus connue. Il est situé dans la partie antérieure et supérieure de la cavité crânienne et est présent chez tous les vertébrés. À l'intérieur du crâne, le cerveau flotte dans un liquide transparent, appelé liquide céphalorachidien, qui remplit à la fois des fonctions de protection physique et immunologique.

Le cerveau est-il un muscle ? Nous écoutons souvent qu'il faut exercer le cerveau si nous ne voulons pas qu'il s'atrophie, néanmoins il faut être conscient que le cerveau n'est pas un muscle. Il n'est pas composé de myocytes ou encore de cellules musculaires mais bien de millions de neurones, qui, interconnectés par des axones et dendrites, permettent de réguler chacune des fonctions du cerveau, du corps et de l'esprit. Respirer, manger, dormir, raisonner, tomber amoureux ou encore se disputer avec quelqu'un, tout cela passe par le contrôle du cerveau, et ne représente qu'une partie de toutes les fonctions cérébrales existantes.

À quoi sert le cerveau ? Fonctions du cerveau

Comme le cerveau représente une partie fondamentale de l'encéphale et du SNC, il peut être défini comme étant le responsable du contrôle et de la régulation de la plupart des fonctions du corps et de l'esprit. Le cerveau est responsable de fonctions vitales, comme la respiration ou la régulation du rythme cardiaque, en passant par le sommeil, la faim ou la soif, et de fonctions supérieures comme le raisonnement, la mémoire, l'attention (Corbetta & Shulman, 2002), le contrôle des émotions et du comportement...

Tout ce qui se passe dans notre vie, tant en état de veille que de sommeil, est régulé par notre encéphale : respirer, avaler, regarder, écouter, toucher, manger, lire, écrirer, chanter, danser, penser ou encore parler de ce que nous pensons, aimer, détester, marcher, courir, planifier, agir spontanément, imaginer, créer, etc. Certaines des plus importantes fonctions du cerveau sont :

• Contrôle des fonctions vitales : Il régule la température, la pression sanguine, le rythme cardiaque, la respiration, le fait de dormir, de manger, etc.
• Il reçoit, traite, intègre et interprète toute information qu'il reçoit des sens : La vue, l'ouïe, le goût, le toucher et l'odorat.
• Il contrôle les mouvements que nous faisons et notre posture : marcher, courir, être debout.
• Il est responsable de nos émotions et de notre conduite.
• Il nous permet de penser, réfléchir, ressentir, être, etc.
• Il contrôle les fonctions cognitives supérieures : La mémoire, l'apprentissage, la perception, les fonctions exécutives, etc. (Miller, 2000; Miller & Cohen, 2001)

“Les hommes doivent savoir que la joie, le plaisir, le rire et l'amusement et les chagrins, la rancune, l'abattement et les lamentations ont pour unique siège le cerveau... le même organe nous rend fou et nous fait délirer, et nous laisse la proie des peurs et des terreurs de nuit comme de jour, des rêves et de l'attention qui s'égare de manière intempestive, des appréhensions et de l'ignorance du présent, de la faiblesse et de la maladresse. Tout ceci nous fait souffrir quand notre cerveau n'est plus en bonne santé" Hippocrate (IVème siècle avant JC) Sur les maladies sacrées.

Bien qu'il ne savait pas encore réellement ce qu'était le cerveau, Hippocrate pressentait déjà à l'époque que le cerveau humain était l'une des créations les plus complexes, énigmatiques et, en même temps, parfaites de l'univers . À l'époque, Hippocrate et ses contemporains ne pouvaient pas imaginer tout ce que nous découvririons par la suite sur le cerveau. Grâce aux avancées technologiques en neuroimagerie et en médecine, biologie, psychologie et neurosciences en général, nous avons pu déchiffrer de grands mystères concernant son anatomie et son fonctionnement. Cependant, il y a encore beaucoup d'inconnues et de doutes sur le cerveau.

Parties du cerveau

Tous les animaux vertébrés ont un cerveau, bien que leur taille, leur forme et certaines caractéristiques puissent varier considérablement d'une espèce à l'autre. Ci-dessus se trouve un cerveau humain, qui est composé principalement des parties suivantes :

• Le cerveau est formé par les structures corticales et sous-corticales (qui sont cachées sous le cortex cérébral). Les structures corticales ou cortex cérébral sont divisées en différentes zones : le lobe frontal (A), le lobe pariétal (B), le cortex cingulaire (C), le lobe occipital (D), le lobe temporal et le cortex insulaire (ces deux éléments sont cachés sur l'image). De plus, ces lobes sont divisés en deux hémisphères : le droit et le gauche. Les structures sous-corticales sont celles qui se trouvent sous le cortex cérébral, comme le corps calleux (1) qui relie les deux hémisphères, le thalamus (2), les ganglions de base, l'amygdale, l'hippocampe et les corps mamilariés (6). Le cerveau est chargé d'intégrer toutes les informations reçues par les organes sensoriels et d'organiser une réponse. Il contrôle les fonctions motrices et émotionnelles et toutes les fonctions cognitives supérieures : raisonnement, expression émotionnelle, mémoire (Squire, 1992), apprentissage....
• Le Cervelet (10) : c'est le deuxième organe le plus grand de l'encéphale, il est principalement impliqué dans le contrôle postural et dans le mouvement, bien qu'il exerce aussi certaines fonctions cognitives.
• L'hypothalamus (4), la glande pituitaire ou hypophyse (5) et la glande pinéale (11) : L'hypothalamus communique avec l'hypophyse et la glande pinéale par la libération d'hormonesadin de réguler les fonctions viscérales, telles que la régulation de la température corporelle et les comportements de base comme l'alimentation, la réponse sexuelle, la recherche de plaisir, l'agressivité... La glande pinéale a un rôle important dans la synchronisation de la libération de la mélatonine, impliquée dans les cycles sommeil / veille, dont elle assure la synchronisation avec le chiasma optique (3)
• Le tronc cérébral : commence à l'extrémité supérieure de la moelle épinière (9). Il est formé par le bulbe rachidien (8), le pont de Varolio ou protubérance (7) et le mésencéphale. Le tronc cérébral contrôle des fonctions automatiques comme la tension artérielle ou les battements cardiaques, les mouvements limbiques et les fonctions viscérales comme la digestion ou la miction.

Caractéristiques du cerveau humain

Combien pèse le cerveau humain ? Quelle taille fait-il ? Combien de neurones compte le cerveau ?

• Le cortex cérébral du cerveau humain est l'un des plus évolués et des complexes qui existe. Non seulement sa taille est plus grande que celle des autres espèces, mais il se plie sur lui-même plusieurs fois (connu comme l'indice de gyrification), formant des circonvolutions et des sillons qui lui donnent cet aspect ridé caractéristique.
• L'encéphale humain pèse environ entre 1,4 et 1,5 kilos et a un volume de 1130 cm ³ chez les femmes et de 1260 cm³ chez les hommes.
• Le cerveau (et la moelle épinière) sont recouverts de membranes, appellées méninges, qui le protègent des coups sur le crâne.
• Pour une plus grande protection le cerveau "flotte" dans le liquide cérébrospinal.
• On estime que le cerveau humain est composé de plus de 100 milliards de cellules nerveuses, essentiellement de cellules gliales et de neurones.

LES NEURONES : ce sont des cellules spécialisées dans la réception, le traitement et la transmission d'informations tant au niveau intercellulaire que intracellulaire. Elles le font à travers des signaux électrochimiques (impulsions nerveuses) appelés potentiel d'action. Structurellement, les neurones ont les mêmes éléments cytoplasmiques et la même information génétique que le reste des cellules de l'organisme. Les neurones sont formés de trois parties :

• Corps ou soma (6) : c'est la partie principale de la cellule, celle qui contient le noyau (comme l'ADN), le réticulum endoplasmique et les ribosomes (qui produisent les protéines) et les mitochondries (qui génèrent de l'énergie). C'est dans le soma que sont réalisées la majorité des fonctions métaboliques de la cellule. Si le soma meurt, la cellule meurt également.
• Les axones (3) : c'est une prolongation qui sort du soma cellulaire, c'est une espèce de "câble", présentant des boutons terminaux ou varicosités (2) aux extrémités qui sont les points de contact synaptiques (5), à travers lesquels se transmet l'impulsion nerveuse (élément pré-synaptique). La longueur des axones peut varier énormément d'un neurone à un autre : il y en a de très courtes (moins de 1mm) et de très longues (plus d'un mètre, qui sont généralement de nerfs périphériques comme ceux des neurones moteurs). Certains axones (surtout ceux des neurones moteurs et sensoriels) sont recouverts d'une couche de myéline (4) qui accélère et facilite la transmission des informations. Plus il y a de myéline dans les axones, plus l'impulsion nerveuse sera envoyée avec force. Les neurones qui ont le plus de myéline sont les neurones périphériques (neurones sensoriels et moteurs) qui sont ceux à travers desquels l'information doit parcourir le chemin le plus long.
• Les dendrites (1) : ce sont des terminaisons nerveuses qui sortent du soma cellulaire et se divisent en forme d'arbre. Les dendrites constituent le composant principal de réception de l'information (élément post-synaptique) et rendent possible la communication entre deux neurones.

TIl est également courant d'entendre parler de la matière grise et de la matière blanche du cerveau, qui font référence à deux parties distinctes des neurones :

• La matière grise du cerveau correspond principalement aux somas et aux dendrites des neurones.
• La matière blanche est la zone où les axones des neurones prédominent. Cette couleur est plus blanchâtre de par le revêtement de myéline que portent la plupart d'entre eux.

LES CELLULES GLIALES : c'est le type de cellules le plus abondant du SNC (Système nerveux central). Elles ont la capacité de se diviser dans le cerveau adulte (neurogenèse) et leur présence est nécessaire pour le bon fonctionnement cérébral. Elles constituent le principal support structurel des neurones, recouvrent ses axones de myéline pour une meilleure transmission synaptique, occupent un rôle primordial pour l'apport nutritionnel de la cellule et participent aux mécanismes de régénération et de réparation nerveuse, aux mécanismes d'immunisation, au le maintien de la barrière hémato-encéphalique, etc. Comme déjà mentionné, il existe plusieurs types de cellules gliales dans le système nerveux central, comme les astrocytes, les oligodendrocytes et les microglies. Et dans le système nerveux périphérique, les cellules de Schwann, les cellules satellites et les macrophages.

Comment fonctionne le cerveau ?

Le cerveau fonctionne en transmettant l'information entre les neurones (ou d'autres cellules réceptrices ou effectrices) au moyen d'impulsions électriques et chimiques. Cette transmission d'informations a lieu pendant la synapse. Dans la synapse, les neurones et les cellules entrent en contact et par des décharges chimiques et des impulsions électriques sont échangées des neurotransmetteurs qui sont responsables de l'excitation ou inhibent l'action d'une autre cellule. Par les boutons terminaux des axones, un premier neurone établit la communication avec les dendrites, le soma ou même un autre axone d'un second neurone.

Toute cette transmission de l'information par les neurones se fait en quelques millisecondes. En parallèle et de manière coordonnée, des centaines de connexions sont produites et nous permettent de percevoir, comprendre et répondre au monde d'une manière adéquate. Nous recevons des milliers d'"inputs" et générons des milliers d'"output" en quelques secondes. Malgré la grande rapidité avec laquelle tous ces processus se déroulent, les neurones les exécutent avec une grande précision.

Développement du cerveau humain

Comment se développe le cerveau ? Le développement du cerveau humain commence au stade embryonnaire et se termine pendant l'enfance. 4 semaines seulement après la conception, le tube médullaire commence à se former. Ce tube neural est la clé du développement du cerveau et du système nerveux en général, puisque c'est à partir de là que se forment le cerveau et la moelle épinière. A partir de là, un processus vertigineux commence, avec les processus de prolifération, migration et différenciation cellulaire qui donneront lieu à la formation et au développement du cerveau. Les neurones sont générés dans la partie ventriculaire du tube neural et migrent ensuite vers leur zone de destination dans le cerveau. Ensuite, les neurones du cerveau sont différenciés et spécialisés selon la fonction qu'ils vont jouer dans le cerveau.

On calcule que lors du stade prénatal jusqu'à 250.000 cellules cérébrales peuvent être produites par minute. D'ailleurs, au moment de naître, le cerveau du bébé contient déjà toutes les cellules nerveuses dont il aura besoin. Cependant, ces cellules nerveuses ne sont pas encore correctement connectées. Au cours des deux premières années de leur vie, nos cellules nerveuses commencent à établir des connexions en fonction des facteurs que nous transmettent nos signaux ADN. Cependant, l'interaction avec l'environnement sera décisive pour la survie des connexions déjà établies et pour la création de nouvelles connexions. Les processus de myélinisation (processus par lequel les fibres nerveuses sont recouvertes d'une couche de graisse isolante qui facilite le transfert de l'information) aident à accélérer le processus et sont responsables de l'augmentation de la taille du cerveau. Le développement du cerveau varie selon la tranche d'âge que nous examinons :

Entree 0 et 12 mois : en général, on peut dire que les nouveau-nés n'ont de bien développé que la moelle épinière et le tronc cérébral, de sorte qu'ils ne répondent qu'aux stimuli réflexes et aux fonctions de survie de base, telles que dormir, manger ou pleurer. Par rapport à leur environnement, ils établissent de nouvelles connexions et apprennent rapidement des choses telles que diriger leur regard, exécuter des mouvements plus complexes, répéter des consonnes, comprendre le langage....

Vers les 3 ans : son cerveau occupe déjà près de 80 % de la taille qu'il aura à l'âge adulte. Le système limbique et le cortex cérébral sont déjà considérablement développés. Cela permet aux enfants d'exprimer et de reconnaître leurs émotions, de jouer, de commencer à compter et à parler. Jusqu'à cet âge, la plasticité cérébrale était à son maximum, au point que si une zone du cortex cérébral était endommagée, une autre aurait pu probablement assumer ses fonctions (puisqu'elle n'est pas encore entièrement spécialisée).

Le cerveau poursuit son développement jusqu'après l'enfance : La zone du cerveau qui met le plus de temps à mûrir est le cortex préfrontal, situé dans les lobes frontaux. Cette partie du cortex est étroitement liée au contrôle du comportement, au raisonnement, à la résolution de problèmes, etc.

Cependant, bien que la maturation du cerveau se termine dans la jeunesse, la neurogenèse (génération de nouveaux neurones) continue de se produire dans certaines régions du cerveau. De plus, la plasticité cérébrale est maintenue, bien que dans une moindre mesure que dans l'enfance, et de nouvelles connexions cérébrales peuvent encore être établies par l'entraînement et le renforcement des connexions neuronales. C'est la base de la plasticité du cerveau.

Peut-on entraîner et améliorer le cerveau ? Comment aide CogniFit vous aide

Grâce à la plasticité cérébrale et à la capacité de notre cerveau pour établir de nouvelles connexions et renforcer les anciennes, nous pouvons améliorer notre capacité cognitive.

Referencias

Corbetta, M. y Shulman, G. L. (2002). Control of goal-directed and stimulus-driven attention in the brain. Nat Rev Neurosci, 3 (3), 201-215.

Miller, E. K. (2000). The prefrontal cortex and cognitive control. Nat Rev Neurosci, 1 (1), 59-65.

Miller, E. K. y Cohen, J. D. (2001). An integrative theory of prefrontal cortex function. Annu Rev Neurosci, 24, 167-202.

Squire, L.R. (1992) Memory and the hippocampus: a synthesis from findings with rats, monkeys and humans. Psychol Rev, 99, pp.195-231.