Nous ne serions rien sans nos neurones, et pourtant les connaissons-nous vraiment? Voici comment ils composent dans la matière même de notre cerveau un maillage parcouru sans cesse d’impulsions nerveuses, qui nous sert… à tout faire!
Notre cerveau, ce sont deux hémisphères, divisés en lobes cérébraux, puis en aires cérébrales, à leur tour formées… de neurones. Avec les cellules gliales, dans lesquelles elles sont immergées, ces cellules nerveuses constituent l’intégralité de la matière grise et blanche composant notre encéphale.
Surtout, ce sont elles qui font de nous des êtres doués d’intelligence. Car sans ces briques fondamentales de notre cognition et leur incroyable polyvalence, nous n’aurions pas d’idées, pas de langage, pas d’émotion, pas de mémoire, pas de capacités d’apprentissage, pas de mouvement, pas d’imagination, pas d’esprit… rien. Juste le néant.
Pour réaliser ce prodige, disons d’abord que les neurones sont nombreux. Très nombreux. Environ 86 milliards au total – le nombre le plus élevé du règne animal. Disons aussi que chacun est constitué d’un corps portant à une extrémité de petites branches (les dendrites) et, à l’autre, un prolongement longiligne (l’axone). Cela lui permet de se connecter à d’autres neurones via des interfaces hyperperformantes, les synapses.
Des messages électriques et chimiques parcourent les neurones
Résultat : à l’instar d’un fantastique réseau téléphonique, cet immense réseau neuronal ne cesse de traiter et de relayer les informations électriques et chimiques qui circulent en permanence, en provenance notamment des récepteurs de nos sens — vue, ouïe, odorat, toucher, goût, perception du corps et des mouvements. Entièrement dédiés à analyser et à transmettre ces messages, les neurones trouvent à s’employer dans les diverses fonctions cérébrales, qu’elles soient perceptive, motrice, émotive ou cognitive. Quels messages ?
Il s’agit de l’influx nerveux, un courant électrique véhiculant des informations. Lorsqu’un neurone le reçoit via ses dendrites, il l’analyse, le module et le convoie le long de son axone. Au niveau de la synapse, le signal électrique se transforme en messagers chimiques. Ces messagers – appelés neuromédiateurs ou neurotransmetteurs – font office de pont vers le début du prochain neurone, où le signal est retransformé en signal électrique, et ainsi de suite.
Dans le fin maillage des 86 milliards de neurones de notre cerveau, chacun est en contact, en moyenne, avec 10 000 autres ! Au bout du compte, notre cerveau est doté d’une puissance de calcul estimée à 1 zettaflop, soit mille milliards de milliards d’opérations par seconde ! Il bat à plate couture le plus puissant superordinateur du monde, le chinois Tianhe-2, 30 000 fois moins puissant !
Des millions de milliards de synapses
Reste à savoir comment ce méli-mélo de circuits produit nos raisonnements si complexes. Les neuroscientifiques estiment que nos capacités cognitives émergent à trois niveaux. D’abord, dès la synapse : formée d’un millier de protéines, elle fonctionne comme une puce informatique où la quantité et le type de neuro médiateurs sont modulés. Ensuite, au cœur du neurone, puisqu’un seul d’entre eux est capable de synthétiser des dizaines de milliers de signaux reçus en un seul message. Enfin, dans l’épaisseur de notre cortex, cette matière grise constituée de six couches de neurones reliés par des millions de milliards de synapses !
De quoi doper la puissance de calcul de notre cerveau. Cerise sur le gâteau : notre espèce est douée d’une plasticité exceptionnelle dite neuroplasticité, qui fait que toute la vie, même lorsque le cerveau dépérit, nos neurones peuvent reconfigurer leurs circuits, formant de nouvelles synapses lors de l’apprentissage, consolidant celles qui existent pendand la mémorisation ou élaguant celles qui sont inutiles. Résultat : notre cerveau est si efficace que nous pouvons, à tout âge, apprendre à parler une nouvelle langue ou à jouer un instrument de musique et même, en cas d’amputation, à diriger un bras robotisé !
Fiorenza Gracci – Science&Vie