NEUROBIOLOGIE (HISTOIRE DE LA)

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La neurobiologie est l’étude du système nerveux et du comportement animal et humain, à la lumière des connaissances sur les « cellules unités » du système nerveux, les neurones. Quelle différence existe-t-il entre cette science et les neurosciences, ou encore la neurophysiologie ? En réalité, ces termes désignent des approches qui se recouvrent très largement, car toutes sont consacrées à l’étude du système nerveux et du comportement, mais elles ont chacune une histoire propre, traduisant des évolutions spécifiques au cours du xxe siècle, dans le choix d’options interdisciplinaires mariant la clinique des maladies nerveuses, la clinique des maladies mentales, l’anatomie normale et pathologique, l’électrophysiologie (neurophysiologie), puis la neuropharmacologie, la neurochimie, la biologie moléculaire, l’embryologie ou encore les interfaces homme-machine. De ce point de vue, l’anatomie fonctionnelle des structures nerveuses est sans doute ce qui correspond le mieux à la neurobiologie telle que définie à la fin du xixe siècle par l’anatomiste et neurobiologiste allemand Oskar Vogt (1870-1959) : l’étude anatomique fine des aires du cortex, de leur composition en neurones et de l’architecture des réseaux de fibres nerveuses, corrélativement à l’étude de leurs fonctions motrices, sensorielles ou associatives. S’y est adjointe, au cours des années 1930, l’électroencéphalographie (enregistrement de l’activité cérébrale au travers de la boîte crânienne), qui permet d’associer à ces recherches et à la clinique neurologique et psychiatrique la neurophysiologie des aires corticales, précédemment étudiée difficilement chez l’animal par trépanation et électrocorticographie (enregistrement de l’activité électrique directement sur le cortex cérébral) dans des  « instituts de neurobiologie » comme ce fut le cas par exemple à Berlin, Paris ou Marseille avant la Seconde Guerre mondiale.

Déduire les fonctions nerveuses par l’étude de neurones individuels

Il faudra plusieurs dizaines d’années pour revenir au projet des années 1930. Au cours des années 1940, des enseignements de neurobiologie se développent aux États-Unis. Puis les années 1950 voient naître de nouveaux laboratoires modernes de neurobiologie, comme celui du physiologiste américain Stephen Kuffler (1913-1980). Leur option épistémologique est de comprendre les grandes fonctions du cerveau par la somme d’études unitaires des propriétés fonctionnelles de neurones individuels. Cette neurobiologie moderne se développe initialement comme une conséquence de l’essor de l’usage de la microélectrode plantée dans un neurone et de l’étude corrélative des activités électriques unitaires des neurones chez l’animal in vivo, chez le chat surtout, selon une perspective mise au point progressivement à partir de la fin des années 1920 par le Britannique Edgar D. Adrian (1889-1977) sur des nerfs isolés, ou in vitro sur des préparations de neurones de grenouilles ou de poissons. Mais ce sont surtout les techniques de microélectrodes implantées à demeure chez l’animal vigile, développées au cours des années 1950, qui permettent les plus grands progrès.

Par exemple, on enregistre, des années 1950 aux années 1970, les portions de la rétine dont l’illumination active ou inhibe l’activité électrique d’un neurone donné de la rétine ou du thalamus (une structure de la base du cerveau), ce qui définit son « champ récepteur ». L’étude des propriétés des champs récepteurs des neurones du cerveau, à différents niveaux hiérarchiques (thalamus, cortex visuel primaire, cortex visuel secondaire, aires associatives), permet de comprendre les facultés de détection des mouvements, des couleurs, des formes et, plus récemment, des fonctions plus complexes comme la reconnaissance des visages.

La découverte des neurones miroirs se range dans cette perspective de découverte des stimulants naturels spécifiques de certains neurones précis du cerveau, ce qui permet de comprendre leurs fonctions. C’est ainsi que la vision par le singe d’un certain mouvement de la main stimule un neurone donné appartenant à une aire précisément localisée par le physiologiste italien Giacomo Rizzolatti. C’est là toute la difficulté de ces recherches que de corréler l’activité électrique d’un neurone, précisément localisé, avec son stimulant naturel. Dans ce type d’expérience, il est fréquent qu’on découvre cette corrélation par hasard et en cherchant autre chose. On trouvera plus tard que ces neurones miroirs répondent chez l’homme aussi bien à l’action qu’à l’imagination de l’action. C’est ce qui explique l’importance qu’ils prennent dans les études cognitives actuelles.

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Le dispositif expérimental de Hodgkin et Huxley

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Architecture du cerveau

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Jean-Gaël BARBARA, « NEUROBIOLOGIE (HISTOIRE DE LA) », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 02 décembre 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/neurobiologie-histoire-de-la/