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PathologiesComment la mémoire à long terme fonctionne-t-elle ?Tout d'abord, le cerveau sélectionne, dans le flux d'informations qu'il gère, ce qui doit être ou non mémorisé. Ce travail revient au cortex de l'hippocampe. Durant ce processus de sélection, l'information est probablement stockée dans des circuits hippocampaux. Puis, elle est distribuée dans les différentes régions corticales.Chez les personnes âgées, la mémoire à long terme est mieux conservée que la mémoire à court terme. Sait-on pourquoi ?Ce phénomène reste inexpliqué, mais il révèle que les mécanismes de récupération de l'information ne sont pas les mêmes que ceux de son stockage.Par ailleurs, avec l'âge, la mémoire la mieux conservée est celle à très long terme. Là encore, pourquoi ?Nous n'avons aucune idée des mécanismes physiologiques qui font que cette mémoire extrêmement ancienne surgit plus facilement que les autres. Chez les patients qui souffrent de démence, il y a progressivement une destruction des réseaux. Des cellules meurent et interrompent ainsi des cascades de transmission. Quelles sont les cellules qui survivent, comment sont-elles connectées les unes aux autres ? Ces questions sont une piste à suivre pour comprendre pourquoi un certain type de mémoire à long terme persiste plus longtemps.Que sait-on de la mémoire à court terme ?Limitée à sept, voire à dix éléments, cette mémoire n'est disponible que quelques minutes. On la teste par le nombre de mots retenus dans la dictée d'une liste. Elle sert par exemple à se souvenir de l'idée de départ lorsque l'on prononce une phrase. Si les éléments contenus par cette mémoire à court terme sont «intéressants», la mémoire à long terme les récupère et les stocke.Connaît-on le fonctionnement de cette mémoire à court terme ?Pas précisément. Seule chose certaine : dans sa gestion, le cortex frontal joue un rôle crucial. Des neurones situés dans cette région restent actifs aussi longtemps que l'information persiste à l'esprit.MaladiesA-t-on découvert des liens entre pathologies psychiatriques et anomalies des réseaux de neurones ?Mettre en évidence ces liens demanderait de connaître les paramètres qui font qu'un réseau de neurones s'organise à un moment donné d'une manière bien particulière. Or, de cela, nous ignorons à peu près tout. Pour une maladie comme la schizophrénie, de nombreuses hypothèses ont été émises, basées sur des problèmes d'organisation des réseaux de neurones. Certains estiment qu'il existe quelque part un déficit qui empêche les réseaux de se développer d'une manière adéquate. Mais en réalité, nous n'avons pour le moment aucune explication structurelle de ces maladies.PharmacologieOn pourrait imaginer qu'un médicament facilite la création de nouvelles synapses ?Bien sûr, il n'est pas impossible que l'on découvre un facteur de croissance X qui favorise la croissance des arborisations dendritiques et la fabrication de synapses. Son utilisation aurait sans aucun doute des répercussions sur l'organisation et la complexification des réseaux de neurones.Sans que l'on sache exactement ce que cela entraînerait ?Effectivement. Mais l'espoir existe de découvrir des molécules réellement intéressantes dans leur façon de modifier les mécanismes liés à la mémoire.En particulier si l'on trouve des pathologies liées à ces molécules ?Oui. En arrière-fond, se pose la question : comment une synapse se fabrique-t-elle ? Saisir les mécanismes de cette fabrication est important pour comprendre ensuite comment se constitue un réseau neuronal et comment il se renouvelle. A la clé, il y a la possibilité de remplacer des réseaux touchés par des processus pathologiques.Nous nous trouvons donc au début d'interventions beaucoup plus puissantes de la pharmacologie sur notre cerveau ?En réalité, nous ne sommes pas vraiment au début de cette aventure. Beaucoup de substances chimiques ont déjà été utilisées pour traiter les maladies du système nerveux, sans que l'on comprenne, et de loin, comment elles agissent. Prenez les neuroleptiques : les modifications qu'ils entraînent au niveau des récepteurs n'ont pas été estimées avec précision. Or, il est vraisemblable qu'ils modifient l'organisation et l'architecture des neurones.AvenirUne question qui nous projette un peu plus dans l'avenir : quel rôle voyez-vous aux greffes de cellules-souches ? Leur utilisation va-t-elle se généraliser ?C'est une question à laquelle nous n'échapperons pas. Voyez le vieillissement : le problème principal, lorsqu'il touche notre cerveau, c'est la perte des neurones et donc des fonctions qu'ils sous-tendent. Les façons de résoudre ce problème ne sont pas légion. Je ne vois que deux axes intéressants. Un axe consiste à ajouter des cellules et de faire en sorte que ces cellules ajoutées se branchent dans les circuits qui sont déficients et remplacent la fonction atteinte. L'espoir d'utiliser cette approche est récent : il est apparu à la suite de la découverte des possibilités des cellules-souches. Celles-ci sont capables de se diviser en des endroits précis mais aussi vraisemblablement de migrer à l'intérieur du cerveau vers des zones à forte densité de mort cellulaire.Ces cellules-souches se développent donc en suivant les stimuli et en prenant la place exacte des cellules qu'elles remplacent ?Les premiers résultats suggèrent que, effectivement, elles migrent dans les endroits adéquats, se différencient dans les types cellulaires de l'endroit où elles se trouvent et interagissent avec les autres cellules.Et cela que ce soit des cellules-souches que l'on a découvertes à l'intérieur du cerveau de l'adulte ou de cellules-souches embryonnaires clonées ?Oui, la potentialité est probablement la même quelle que soit la source des cellules-souches.C'est une véritable révolution conceptuelle ?Oui.Puisque le cerveau est l'organe le plus plastique de tous, il est peut-être celui où les possibilités pour les cellules greffées d'intégrer de façon fonctionnelle les endroits lésés sont les plus élevées ?C'est exactement cela : elles entrent en compétition avec les autres cellules et, en fonction de la manière avec laquelle l'activité se distribue dans les réseaux neuronaux, elles prennent place dans le jeu cellulaire. On peut donc imaginer que les propriétés de plasticité du cerveau facilitent leur intégration. Je suis persuadé que l'avenir de ces greffes cellulaires est très important.Et le second axe ?Il consiste à générer des connexions entre la matière biologique et la matière électronique. L'idée est : lorsque les cellules nerveuses ayant la charge d'une information meurent, pourquoi ne pas traiter cette information par des moyens électroniques et intégrer ensuite cette information dans le cerveau sous différentes formes ?Mais est-on capable de développer des systèmes où les synapses sont directement en lien avec l'ordinateur ?Je ne sais pas si l'on arrivera à créer une espèce de synapse entre un neurone et une puce de silicium, par exemple. En revanche, des moyens électroniques sophistiqués capables de lire l'activité des cellules nerveuses existent déjà. Donc, il suffirait de déchiffrer l'activité de réseaux de cellules dans certaines régions pour ensuite traiter cette information dans des ordinateurs et finalement la réintroduire dans ces réseaux à travers des signaux électriques complexes. On pourrait aussi utiliser des neurotransmetteurs, mais ce serait probablement beaucoup plus compliqué. C'est un domaine tout à fait ouvert. Le problème consiste avant tout à trouver des moyens de traiter l'information par des méthodes électroniques qui sont comparables à ce que notre cerveau fait. Mais c'est une question de temps. A observer l'évolution des ordinateurs depuis vingt ans, on se dit qu'on a toutes les chances d'être surpris par la capacité qu'ils auront dans vingt années supplémentaires.Une des voies explorées pour rendre les ordinateurs plus performants est l'imitation du système neuronal. Peut-être, donc, que progresser dans la compréhension du cerveau permettra de créer d'autres types d'ordinateurs. Ce ne serait pas la première fois que l'homme progresserait en imitant la nature.C'est vrai. L'ordinateur actuel est limité par des éléments physiques fixes. Ce n'est pas le cas des cellules nerveuses qui reconstruisent continuellement leurs contacts synaptiques, remodèlent leurs connexions, changent sans cesse de «partenaire». Si nous arrivions à transposer ce genre de caractéristiques à des circuits électroniques, nous risquerions d'être surpris de ce que ces circuits seraient capables de faire.Pensez-vous que ce qu'on appelle conscience pourrait un jour émerger d'un ordinateur ?Je ne serais pas franchement surpris. Qu'est-ce que la conscience ? Est-ce quelque chose qui transcende la biologie ou non ? Voilà une question à laquelle personne n'a de réponse. Mais imaginer que la conscience émerge de la complexité du traitement de l'information n'est pas totalement absurde. Si l'on arrive à développer des ordinateurs qui traitent en parallèle l'information de manière aussi compliquée que le fait le cerveau, il n'est pas exclu qu'il émerge de cela une espèce de conscience.SingesQuelle différence entre le cerveau d'un homme et celui d'un singe évolué ? L'homme a-t-il des structures cérébrales que l'animal ne possède pas ?Si l'on compare le cerveau d'un homme à celui d'un singe, il n'y a aucune structure fondamentalement différente. Même le cerveau d'un rat a énormément d'analogie avec celui de l'homme. Il y a moins de cellules c'est vrai, la complexité est moindre, le cortex préfrontal est moins développé, mais à la fin, quelle similitude !Un cerveau humain a-t-il plus de synapses par neurone qu'un cerveau animal ?Non : la différence découle plutôt du nombre de cellules et de la complexité des réseaux.Si un homme a deux fois plus de neurones qu'un singe, quelle est la répercussion sur la complexité ? Est-ce qu'elle croît au carré ?Même davantage. Chaque neurone est interconnecté avec environ 10 000 autres cellules : dans ces conditions, doubler le nombre de neurones représente un facteur d'au moins 104, voire 105 de plus de complexité. Celle-ci progresse donc extrêmement vite.On peut donc imaginer qu'il y a eu un seuil critique où est apparue la conscience humaine. Mais l'animal a lui aussi une certaine conscience ?Il y a vingt ans, on considérait que l'homme, grâce à sa conscience, était radicalement différent de l'animal. Depuis, on a beaucoup appris en observant les grands singes. Et on est bien obligé d'admettre que certains sont capables d'apprendre des formes de langage parlé et d'interagir avec des êtres humains en utilisant un langage qui possède un certain degré d'abstraction. Je suis donc convaincu que la conscience existe chez certains animaux, en tout cas à un certain degré.InstinctComment s'y prend la génétique pour programmer la mémoire liée à l'instinct ?Lorsque l'on regarde l'organisation du cerveau, on se rend compte que, pour une espèce donnée, certaines régions sont toujours de la même façon en contact les unes avec les autres. L'organisation de ces régions est déterminée génétiquement et il est probable que c'est à travers ces schémas de base que s'établissent les comportements réflexes.Dans des débats philosophiques récents, qui ont connu un grand retentissement, certains affirment que le temps est venu de transformer génétiquement l'espèce humaine pour lui enlever son agressivité, notamment sa cruauté de groupe. Le philosophe allemand Sloterdijk a lancé une polémique à ce propos. A-t-on les capacités de faire une chose pareille ?On en est loin. Personne ne sait véritablement où se trouvent les structures responsables de l'agressivité, ni encore moins comment les changer. La seule chose que l'on pourrait faire pour le moment, c'est jouer à l'apprenti sorcier en détruisant des structures un peu au hasard pour voir ce qui se passe. Sur le plan éthique, ce ne serait évidemment pas acceptable. D'autant que si l'agressivité a certes des aspects négatifs, elle en a aussi des positifs. Elle représente probablement une espèce de «moteur» de notre comportement, y compris pour des notions comme le dépassement de soi, le besoin de se comprendre et de comprendre son environnement.LangageLe rôle du langage, que ce soit dans la mémoire, dans la conscience ou encore dans la capacité d'exprimer certaines émotions propres à l'homme, a été beaucoup discuté. Peut-on dire que le langage, qui est une mémoire collective externe, modifie la façon dont le cerveau stocke la mémoire ? Sa structure grammaticale peut-elle aider les réseaux de synapses à se construire ?Il est évident que le langage est la clé du fonctionnement du cerveau humain.Il y a la fameuse discussion : est-ce le langage qui précède la pensée ou la pensée qui précède le langage ?Aucune véritable réponse n'existe. Il existe une part de hasard dans l'évolution et souvent deux phénomènes évoluent de pair, l'un influençant l'autre. Le langage sans la pensée ne sert pas à grand chose mais la pensée a besoin du langage. L'un stimule l'autre.Que l'homme, dans son histoire, ait développé un langage change beaucoup à ce qui fait «l'être homme». Le langage et la culture font partie du patrimoine de mémoire qui constitue l'homme, davantage peut-être que l'ADN.Le langage fait en tout cas partie du système que l'homme a développé pour gérer l'information. Grâce au langage, de nouveaux outils sont apparus : des symboles, des représentations. Et c'est cela qui est important pour le fonctionnement complexe du cerveau.Au-dessus du langage, il y a l'art, la culture Il s'agit d'un niveau d'intégration supérieur.Une autre boucle incertaine s'ouvre à ce niveau-là ?Oui : un domaine différent, mais tout aussi passionnant.