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Notre intelligence serait en partie due à des « bogues » du cerveau

Représentation artistique de neurones.

C'est en mesurant l'activité de neurones individuels que les chercheurs sont arrivés à cette hypothèse pour expliquer l'origine de l'intelligence humaine.

Photo : iStock / SergeyNivens

Renaud Manuguerra-Gagné

En suivant l'activité de neurones individuels au cœur du cerveau, des chercheurs croient avoir découvert une différence importante entre les humains et les autres primates. Cette différence pourrait en partie expliquer l'origine de notre intelligence, mais aussi plusieurs désordres psychiatriques.

Ce qui rend le cerveau humain si unique comparativement à celui des autres grands singes est une question au centre de nombreuses études. Depuis des décennies, plusieurs différences importantes ont été observées. La taille est l’un des facteurs les plus évidents, un cerveau humain étant en moyenne trois fois plus grand que celui d’un chimpanzé.

Il existe aussi des différences sur le plan génétique ainsi que dans les molécules exprimées par le cerveau. Certains neurotransmetteurs, comme la dopamine, se trouvent en plus grandes concentrations chez l’humain que chez d’autres grands singes.

Des chercheurs israéliens (Nouvelle fenêtre) ont toutefois découvert un nouvel élément qui pourrait fournir une explication. En suivant le fonctionnement de neurones individuels à travers le cerveau, ils ont montré que le secret de notre intelligence pourrait se trouver dans le fonctionnement des neurones eux-mêmes.

Plus surprenant encore, les caractéristiques qui pourraient nous avoir donné notre intelligence pourraient aussi être à la source de plusieurs désordres psychiatriques, allant de l’anxiété au syndrome du stress post-traumatique.

Suivre la pensée à un neurone près

Pour leur comparaison, les chercheurs se sont intéressés à deux zones importantes du cerveau, tant chez l’humain que chez le singe macaque. La première est le cortex cingulaire, une région responsable de plusieurs comportements complexes liés notamment à l’analyse de l’information et à l’apprentissage. L’autre est l'amygdale, une région essentielle aux réactions émotives, comme la peur, ainsi que pour la mémoire.

Pour vérifier les différences entre les fonctionnements des neurones de ces régions, les chercheurs ont utilisé une technique extrêmement délicate : l’enregistrement de l’activité de neurones individuels.

Chez l’humain, cette méthode est parfois utilisée pour déterminer le point d’origine de crises d’épilepsie chez des patients ne répondant pas à la médication. Cela se fait en implantant des électrodes à divers endroits du cerveau pour attendre le début d’une crise afin de retracer l’origine des signaux électriques.

Les chercheurs ont obtenu les données électriques de signaux ayant parcouru 750 neurones, à travers les deux régions d’intérêt, chez sept patients qui ont accepté de participer à l’étude pendant leur suivi. Ils les ont ensuite comparées aux signaux obtenus chez cinq singes macaques.

Deux propriétés intéressaient les scientifiques. La première était la robustesse du signal, c’est-à-dire à quel point un signal parcourait un trajet de façon stable, répétée et rapide. L’autre était l’efficacité, c’est-à-dire la capacité qu’a un signal de se répandre à travers un grand nombre de neurones et de multiplier ainsi les réponses possibles.

Des bogues dans le système

En suivant comment l’information se déplaçait dans le cerveau, neurone par neurone, les chercheurs ont remarqué que les neurones humains envoyaient des signaux de façon plus efficace que ceux des singes ou d'autres primates, une observation confirmant notre plus grande capacité de réflexion.

Cet avantage n’est toutefois pas sans conséquence, car les chercheurs ont aussi remarqué que les signaux humains étaient beaucoup moins robustes que chez les singes.

Cette différence dans la qualité du signal explique la différence de réaction entre nos espèces. Par exemple, le singe réagira à un stimulus de peur par une fuite plus rapide qu’un humain qui, de son côté, analysera davantage la situation avant de réagir. Pour les chercheurs, le cerveau humain pourrait avoir sacrifié une partie de sa robustesse pour augmenter son efficacité au cours du développement de notre intelligence.

Or, toujours selon les chercheurs, cette différence augmente les risques d’erreurs dans le cerveau humain comparativement à celui des autres singes, des erreurs qui, dans les régions du cerveau liées aux émotions et à la mémoire, pourraient mener à l’apparition de réactions de survie dans des contextes inappropriés, comme ce qui survient dans des cas de forte anxiété, de dépression ou même de stress post-traumatique.

À l’heure actuelle, cette conclusion n’est toutefois qu’une hypothèse. Celle-ci devra être confirmée par d’autres mesures d’activité cérébrale, cette fois, alors qu’humain et singe effectuent des activités similaires. Elle ouvre toutefois la porte à une meilleure compréhension du cerveau, ce qui pourrait éventuellement mener à de nouvelles pistes de traitement.

Recherche médicale

Science