Le cerveau — ‘Plus qu’un ordinateur’
LE CERVEAU humain est un autre organe extraordinaire. Il est généralement comparé, avec le reste du système nerveux, à un ordinateur. Bien entendu, les ordinateurs sont de conception humaine et ils se contentent d’exécuter point par point les instructions pour lesquelles des hommes les ont programmés. Pourtant, beaucoup de gens croient qu’aucune intelligence n’est à l’origine du “câblage” et de la “programmation” du cerveau humain.
Même s’ils le font à des vitesses fantastiques, les ordinateurs ne traitent qu’une unité d’information à la fois, alors que le système nerveux de l’homme en traite des millions simultanément. Ainsi, au cours d’une promenade vous pouvez apprécier la beauté d’un paysage de printemps, écouter le chant des oiseaux et respirer le parfum des fleurs. Toutes ces sensations agréables sont transmises simultanément à votre cerveau. En même temps, les récepteurs sensoriels de vos membres envoient continuellement à votre cerveau des informations qui le renseignent à chaque instant sur la position de vos jambes et la situation de chacun de vos muscles. Du coin de l’œil vous distinguez les obstacles qui se présentent sur le sentier. Fort de toutes ces données, votre cerveau contrôle la souplesse de votre pas.
Pendant ce temps, votre cerveau moyen s’occupe des battements de votre cœur, de votre respiration et d’autres fonctions vitales. Mais ce n’est pas fini. Tout en marchant, vous pouvez chanter, parler, établir des comparaisons entre le présent et le passé, ou encore faire des projets pour l’avenir.
L’ouvrage Le grand livre du corps tire cette conclusion: “Le cerveau est beaucoup plus qu’un simple ordinateur. Aucun ordinateur ne peut décider qu’il est las d’une situation ou qu’il est en train de perdre son temps, et qu’il doit donner un nouveau départ à sa vie. Un ordinateur est incapable de bouleverser son programme; il ne peut accomplir de nouvelles opérations sans avoir été au préalable reprogrammé par quelqu’un doté d’un cerveau. (...) Un ordinateur ne sait pas se détendre, rêvasser ou rire. Les notions d’inspiration et de créativité lui sont étrangères. Il ignore tout de la conscience ou de la signification des choses. Il ne peut pas tomber amoureux.”
Le plus extraordinaire des cerveaux
Des créatures comme l’éléphant ou certains grands animaux marins possèdent un cerveau plus volumineux que celui de l’homme, mais proportionnellement à la taille du corps, le cerveau de l’être humain est le plus gros de tous. Dans son livre Le cerveau, Richard Thompson explique que “si le gorille est physiquement plus grand que l’homme, son cerveau est en revanche quatre fois plus petit”.
Le nombre de connexions entre les neurones (cellules nerveuses) du cerveau humain est astronomique, un seul d’entre eux pouvant établir des liaisons avec plus de 100 000 autres. “Le nombre de connexions possibles à l’intérieur du cerveau de l’homme moderne touche à l’infini”, déclare Anthony Smith dans son livre La pensée (angl.). C’est plus “que le nombre total de particules atomiques qui composent l’univers connu”, ajoute Richard Thompson.
Mais il y a quelque chose de plus remarquable encore. C’est la manière dont ces circuits de neurones sont tracés de façon à permettre à l’homme de penser, de parler, d’écouter, de lire et d’écrire, et ce en deux langues ou plus. “C’est le langage qui distingue fondamentalement l’homme de l’animal”, écrit Karl Sabbagh dans Le corps vivant. En comparaison, la communication animale apparaît rudimentaire. Selon le même auteur, la différence “ne réside pas dans une simple amélioration des aptitudes qu’ont les animaux à produire des sons. Il s’agit d’une faculté essentielle qui fait que les humains sont ce qu’ils sont, faculté qui se concrétise par des différences majeures au niveau de la structure du cerveau”.
Nombreux sont ceux qui ont cherché à tirer davantage parti du potentiel de ce merveilleux outil. On peut, pour cela, développer son habileté manuelle, apprendre à jouer d’un instrument de musique, entreprendre l’étude d’une langue étrangère ou exploiter tout autre talent qui soit source de satisfactions. “L’acquisition de nouvelles compétences entraîne l’apparition de nouvelles connexions entre les neurones”, écrivent les docteurs R. et B. Bruun dans leur livre Le corps humain (angl.). “Plus on fait travailler son cerveau, plus il devient efficace.”
Qui en est l’auteur?
L’organisation très rigoureuse qui régit le fonctionnement de la main, de l’œil et du cerveau peut-elle être le fait du hasard? Si l’on attribue à l’homme le mérite d’avoir inventé des outils, des ordinateurs et la pellicule photographique, ne doit-on pas attribuer aussi à quelqu’un la création de ces éléments plus performants encore que sont la main, le cerveau et l’œil, et lui rendre hommage pour cela? “Ô Jéhovah, s’est un jour exclamé un psalmiste de la Bible, je te louerai de ce que, de façon redoutable, je suis fait d’une manière merveilleuse. Tes œuvres sont prodigieuses, et mon âme en a parfaitement conscience.” — Psaume 139:1, 14.
Notre corps accomplit de nombreuses fonctions sans que nous ayons besoin d’y penser. Dans de prochains numéros nous examinerons d’autres mécanismes stupéfiants. Nous verrons également si nous pourrons un jour être débarrassés du vieillissement, de la maladie et de la mort, de manière à vivre éternellement.
[Encadré, page 10]
Les extraordinaires neurones
UN NEURONE est une cellule nerveuse avec tous ses prolongements. Votre système nerveux est composé de quelque 500 milliards de neurones de différentes catégories. Certains sont des récepteurs sensoriels; ils captent des informations dans différentes parties de votre corps et les transmettent au cerveau. Les neurones de la partie supérieure du cerveau fonctionnent comme un magnétoscope. Ils emmagasinent en permanence les informations en provenance des yeux et des oreilles. Des années plus tard, vous vous rappellerez ces images et ces sons, ainsi que des pensées et d’autres sensations qu’aucune machine fabriquée par l’homme ne saurait enregistrer.
Le phénomène de la mémorisation reste très mystérieux. On sait qu’il est lié aux connexions que les neurones établissent entre eux. Voici ce que déclare à ce propos Karl Sabbagh dans son livre Le corps vivant (angl.): “En moyenne, une cellule du cerveau établit des liaisons avec 60 000 autres, certaines avec 250 000. (...) Grâce à ces connexions, le cerveau humain pourrait contenir l’équivalent d’au moins 1 000 encyclopédies de 20 ou 30 gros volumes chacune.”
Mais comment l’information est-elle transmise d’un neurone à un autre? Certains animaux possèdent un système nerveux élémentaire constitué de nombreuses cellules nerveuses en contact les unes avec les autres. Dans ce cas, l’influx nerveux se propage d’une cellule à l’autre en empruntant des ponts intercellulaires. Cette transmission, à la fois simple et rapide, est appelée synapse électrique.
Aussi curieux que cela puisse paraître, dans le corps humain les signaux nerveux transitent la plupart du temps par des synapses chimiques. Ce processus, plus lent et plus complexe que la transmission synaptique électrique, est comparable à un train qui, pour traverser une rivière sans pont, devrait emprunter un bac. Lorsque l’influx nerveux arrive au niveau d’une synapse chimique, l’espace qui sépare les deux neurones l’oblige à s’arrêter. Le signal est alors transmis au neurone suivant par des médiateurs chimiques qui traversent l’espace intercellulaire. Pourquoi un processus électrochimique aussi complexe pour transmettre l’influx nerveux?
Les scientifiques voient de nombreux avantages à la synapse chimique. Tout d’abord, elle garantit un trajet précis aux messages. Ensuite, elle se caractérise par une grande souplesse, car elle est à même de subir des changements tant dans son mode de fonctionnement que dans sa structure. Les signaux peuvent être modifiés. Par l’usage, certaines synapses chimiques se renforcent alors que d’autres disparaissent, faute d’être utilisées. Selon Richard Thompson, auteur du livre Le cerveau (angl.), “un système nerveux composé exclusivement de synapses électriques interdirait l’apprentissage et la mémorisation”.
Dans son livre La pensée (angl.), Anthony Smith écrit: “Les neurones ne fonctionnent pas simplement selon un mode alternatif ‘ouvert/fermé’ (...); ils doivent pouvoir transmettre une information beaucoup plus subtile que oui ou non. On ne peut pas les comparer à des marteaux dont le seul rôle consisterait à enfoncer des clous avec une fréquence variable. Ils ressemblent plutôt à la boîte à outils complète du charpentier avec ses tournevis, ses tenailles, ses pinces, ses maillets et... ses marteaux. (...) Au cours de son trajet, chaque influx nerveux subit des transformations, qui se produisent au niveau des synapses, et pas ailleurs.”
La synapse chimique a un autre avantage. Elle prend moins de place qu’une synapse électrique, ce qui explique que le cerveau humain ait tant de connexions. La revue Science (angl.) avance le chiffre de 100 000 000 000 000 de synapses, soit l’équivalent du nombre d’étoiles contenues dans plusieurs centaines de galaxies de la taille de la Voie lactée. Selon Richard Thompson, “nous sommes ce que nous sommes parce que notre cerveau est essentiellement une machine chimique et non électrique”.
[Encadré, page 12]
Pourquoi tant de sang pour le cerveau?
AVANT de plonger dans une piscine, sans doute trempez-vous d’abord le bout du pied dans l’eau. Si celle-ci est froide, les minuscules thermorécepteurs de votre peau réagissent instantanément. En moins d’une seconde, votre cerveau enregistre la température. Les récepteurs de la douleur peuvent transmettre des informations plus vite encore. Certains influx nerveux se propagent à des vitesses de l’ordre de 360 kilomètres à l’heure, soit 100 mètres à la seconde.
Comment le cerveau apprécie-t-il le degré d’acuité d’une sensation? L’une des clés lui est donné par la fréquence des impulsions provenant d’un neurone. Certains neurones émettent des rafales d’un millier d’impulsions ou plus par seconde. L’activité intense qui caractérise les échanges entre les neurones du cerveau serait impossible sans la présence active de “pompes” et de “centrales électriques”.
Chaque fois qu’un neurone émet une rafale d’impulsions, des atomes portant une charge électrique pénètrent à l’intérieur du neurone. Si ces ions sodium s’accumulaient dans la cellule, le neurone perdrait peu à peu son excitabilité. Dans son livre La pensée, l’auteur scientifique Anthony Smith explique pourquoi il n’en est pas ainsi: “Chaque neurone possède, logées dans sa membrane cellulaire, environ un million de minuscules pompes qui échangent chacune, toutes les secondes, 200 ions sodium contre 130 ions potassium.” Ces pompes ioniques continuent de fonctionner même lorsque les neurones sont au repos. Pourquoi? Pour compenser l’infiltration des ions sodium et la fuite des ions potassium.
Le fonctionnement de ces pompes exige un apport énergétique constant. Celui-ci est fourni par les minuscules mitochondries, des “centrales électriques” disséminées à l’intérieur de chaque cellule. Pour produire cette énergie, les mitochondries utilisent l’oxygène et le glucose fournis par le sang, ce qui explique pourquoi le cerveau a un tel besoin de sang. Selon Richard Thompson, auteur du livre Le cerveau, “bien que le cerveau ne représente qu’environ 2 % du poids du corps, il est alimenté par 16 % du volume sanguin, (...) soit 10 fois plus que les tissus musculaires”.
La prochaine fois que vous prendrez la température de l’eau, pensez à remercier les milliards de pompes et de centrales électriques de votre cerveau. Rappelez-vous également que cette opération est possible grâce à l’oxygène et au glucose véhiculés par votre sang.
[Illustration, page 9]
Le cerveau humain traite des millions d’opérations simultanément. Lorsque vous bougez, les récepteurs sensoriels de vos membres informent à chaque instant votre cerveau de la position de vos bras et de la situation de chacun de vos muscles.
[Illustration, page 11]
Le cerveau est beaucoup plus complexe et beaucoup plus souple qu’un ordinateur.