CERVEAU HUMAIN

L'imagerie médicale et le cerveau

L'existence des relations entre le cerveau et la pensée a alimenté de nombreuses querelles philosophiques, et ce en raison de l'absence de techniques d'observation du fonctionnement normal de cet organe. À la fin du xixe siècle, physiologistes (C. S. Roy et C. S. Sherrington, 1890) et neurochirurgiens ont établi que les fonctions supérieures du cerveau coïncidaient avec des modifications localisées de la circulation sanguine cérébrale et que des stimulations ou des lésions du cortex pouvaient provoquer l'interruption ou un trouble de leur exécution (P. Broca, 1861). Jusqu'aux années 1980, cette dernière approche, appelée neuropsychologie, a constitué la méthode expérimentale prédominante pour l'étude des relations entre structures et fonctions cérébrales. Elle est cependant limitée du fait de la variabilité entre individus et, dans le temps, des lésions et des troubles fonctionnels associés, et, plus fondamentalement, parce qu'elle tente d'inférer le fonctionnement du cerveau normal à partir de l'observation de dysfonctionnements de cerveaux lésés. Des études chez l'animal ont certes permis d'obtenir de nombreuses données sur l'organisation de certaines fonctions cérébrales mais leur extrapolation au cerveau humain reste sujette à caution compte tenu des importantes différences, anatomiques et fonctionnelles entre le cerveau de l'homme et celui des animaux.

Dans ce contexte, la mise au point au cours des années 1990 de techniques d'imagerie numérique tridimensionnelle, permettant d'observer de façon externe chez l'homme vivant l'organisation fonctionnelle de son cerveau, a constitué une véritable révolution. La tomographie par émission de positons (T.E.P.), l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (I.R.M.F.) et la magnétoencéphalographie (M.E.G.) sont désormais à même de fournir des cartes spatio-temporelles des événements électriques et métaboliques en rapport avec les activités mentales.

Imagerie par I.R.M. d'un cerveau humain

Imagerie par I.R.M. d'un cerveau humain

Imagerie par I.R.M. d'un cerveau humain

L'imagerie par résonnance magnétique nucléaire permet d'identifier les différents tissus qui…

Image 3D

Image 3D

Image 3D

Reconstitution des structures cérébrales montrant (en bleu, à droite) une tumeur empiétant sur les…

Événements mesurables de l'activité cérébrale

L'exécution d'une fonction cérébrale repose sur une séquence temporelle d'activités de cellules nerveuses, les neurones, agencées en réseau, dans lequel elles sont reliées par des jonctions appelées synapses. Schématiquement, des trains potentiels d'action parcourant des groupes de neurones entraînent la libération de médiateurs chimiques agissant au niveau des synapses comme neurotransmetteurs. Ils se lient à des récepteurs membranaires post-synaptiques, avec modification des potentiels de membrane du neurone en aval, activation traduite par un champ électromagnétique dipolaire. La mise en action d'un réseau neuronal entraîne une consommation locale d'énergie qui rend nécessaire une néosynthèse de l'adénosine triphosphate (ATP) utilisé. Cette synthèse est rendue possible par une augmentation de l'apport en glucose et en oxygène, à la faveur d'un accroissement du débit sanguin régional (D.S.C.R.). Certains mécanismes de couplage entre ces différentes opérations restent à préciser : en particulier la nature des médiateurs de la réponse vasculaire et la raison pour laquelle les augmentations locales de débit sanguin et de consommation de glucose dépassent de loin celles de consommation d'oxygène.

Les techniques d'enregistrement

Certains événements neurophysiologiques affectant le cortex cérébral peuvent être directement observés. C'est le cas en magnéto-encéphalographie, M.E.G. ; ou en électro-encéphalographie, E.E.G. : les modifications locales du champ électromagnétique se propageant à la vitesse de la lumière sont détectables « en temps réel » à la surface du scalp. E.E.G. et M.E.G. sont fondées sur la mesure de ces signaux et possèdent une excellente résolution[...]

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Écrit par

  • André BOURGUIGNON : professeur de psychiatrie à la faculté de médecine de Créteil (Université Paris-XII), médecin des Hôpitaux de Paris
  • Cyrille KOUPERNIK : docteur en médecine, professeur associé au Collège de médecine des Hôpitaux de Paris
  • Pierre-Marie LLEDO : chef d'unité à l'Institut Pasteur, directeur de recherche au C.N.R.S.
  • Bernard MAZOYER : professeur des Universités, praticien hospitalier, docteur en biomathématiques, ancien élève de l'École nationale supérieure (maths), directeur du groupe d'imagerie neurofonctionnelle (UPRES 2127), directeur scientifique du G.I.P. Cyceron
  • Jean-Didier VINCENT : professeur des Universités, praticien hospitalier à l'université de Paris-XI, directeur de l'Institut de neurobiologie Alfred-Fessard

Classification

Pour citer cet article

André BOURGUIGNON, Cyrille KOUPERNIK, Pierre-Marie LLEDO, Bernard MAZOYER, Jean-Didier VINCENT, « CERVEAU HUMAIN », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le . URL :

Médias

Anatomie cérébrale humaine

Anatomie cérébrale humaine

Anatomie cérébrale humaine

Schéma de présentation des différentes parties anatomiques du cerveau, avec localisation des…

Cerveau humain

Cerveau humain

Cerveau humain

Le cerveau humain est composé de dizaines de milliards de neurones et formé majoritairement de…

Cerveau basal

Cerveau basal

Cerveau basal

Structures profondes du cerveau humain. Elles continuent le tronc cérébral vers la base du cerveau.

Autres références

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    • 707 mots
    • 1 média

    On sait, depuis les découvertes de Paul Broca en 1861 et de Carl Wernicke en 1874, et des recherches successives, que le système langagier chez le droitier monolingue repose essentiellement sur un réseau fronto-temporo-pariétal gauche. Ce constat est vrai pour plus de 90 p. 100 des sujets droitiers...

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    • Écrit par Patrik VUILLEUMIER
    • 1 424 mots
    • 1 média

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    • Écrit par Fabienne COLLETTE
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    Le fonctionnement exécutif renvoie à un ensemble de processus cognitifs dont le rôle principal est de faciliter l’adaptation de la personne aux situations nouvelles et/ou complexes, en particulier lorsque les habiletés cognitives « surapprises » ne sont plus suffisantes. L’identification des substrats...

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    • 1 média

    Notre cerveau possède deux systèmes d’action qui se distinguent selon la nature des gestes à réaliser : des gestes utiles pour atteindre et saisir des objets versus des gestes dédiés à l’utilisation d’objets comme outils.

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  • CERVEAU ET MUSIQUE

    • Écrit par Séverine SAMSON
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    Identifier les zones du cerveau qui traitent la musique et préciser leur rôle respectif dans la perception, la mémoire, les émotions et la pratique musicale font l’objet de nombreux travaux en neuroscience de la musique. C’est à partir de l’observation des patients présentant des lésions...

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    L’écriture est à la fois langage et motricité. Langage, car pour exprimer des idées il faut choisir les mots, former des phrases grammaticalement correctes, respecter l’orthographe. Motricité, car il faut coordonner finement les mouvements des doigts et du poignet pour tracer ces mots sur...

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    • Écrit par Arnaud HALLOY
    • 5 113 mots
    ...produit émergeant d’activation et de création de réseaux de neurones. Ils se distinguent ainsi assez radicalement des modèles « classiques » qui envisagent lecerveau à l’image d’un ordinateur qui traiterait des symboles à l’aide d’une série de règles linéaires et hiérarchisées.
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