L’encéphale et son activité

L'encéphale plus souvent désigné par le nom "cerveau" est constituée de trois parties : le cerveau, le cervelet et le tronc cérébral. Il est une sorte d'ordinateur biologique qui traite divers types d'informations dans les zones spécifiques qui leurs correspondent. Une même information peut être traitée simultanément dans différentes structures du cerveau, celui-ci fonctionne donc en circuits parallèles. De plus le système nerveux est redondant car il détient la capacité de se régénérer après avoir subi certaines lésions.

On distingue deux aspects du cerveau, le cerveau câblé et le cerveau hormonal identifiables par leur zone d'action et les caractéristiques de leurs neurones. Le cerveau qualifié de "câblé", l'est en raison des multiples connexions assurées par les longs axones de ses neurones qui se propagent de manière diffuse dans l'encéphale ou se rassemblent en faisceau. Ces axones forment la substance blanche. En revanche, le cerveau hormonal regroupe ses neurones surtout dans le tronc cérébral et sa région centrale. Ses neurones se présentent sous la forme de petits amas de milliers de cellules, mais qui projettent leurs axones dans de vastes régions de l'encéphale.

· Composition et fonction du cerveau câblé

L'influx nerveux migre de neurones en neurones de manière continue et fluide sans jamais rencontrer d'obstacle. En effet, son arrivée dans une région du cerveau est un point de départ potentiel vers d'autres neurones. Il forme ainsi des circuits d'interaction très particuliers entre certaines régions du cerveau.

Coupe transversale de l'encéphale :

On observe que le cortex est la région située à la surface des hémisphères droits et gauche du cerveau. Cette zone étendue de l'encéphale se matérialise par la substance grise, constituée de 80% des corps cellulaires des neurones de tout le système. Sous le cortex se trouve la matière blanche composée d'axones qui établissent les connexions entre les corps cellulaires du cortex et les autres parties du cerveau. Le cortex présente de nombreux replis appelés circonvolutions et est organisé en différentes aires notamment sensorielles, associatives et motrices.

Les aires sensorielles sont les zones du cortex où parviennent tous les messages sensoriels ; les aires associatives : les messages faisant appel à la mémoire et les aires motrices sont les zones d'où partent les messages moteurs vers les organes moteurs. A chaque fonction sensorielle correspond une zone spécifique localisée du cortex somatosensoriel. Cette aire est d'autant plus grande que la zone corporelle qu'elle régit est sensible et donc possède de terminaisons nerveuses.

Une étude approfondie a permis de mettre en relation toutes les parties du corps avec une zone précise de l'aire de la sensibilité primaire comme nous le montre l'homunculus de Penfields

Mais le cortex contient d'autres aires qui remplissent chacune une fonction spécifique.

Dessin des différentes aires du cortex

Comme pour le réflexe myotatique, l'activité du système nerveux est déclenchée par l'excitation d'un récepteur sensible à l'environnement dans lequel il se trouve. Ce récepteur sensoriel peut être un neurone comme pour la vue ou une cellule spécialisée, cas des photorécepteurs* de la rétine.

La majeure partie des fibres nerveuses issues des organes sensoriels chemine ensuite dans les centres sous-corticaux dont les principaux sont les noyaux du thalamus.

Elles joignent alors leur aire corticale primaire spécifique, puis progressent dans les autres aires du cortex où l’influx sensoriel diverge rapidement dans les circuits locaux pour être traité. De plus, toutes les autres aires motrices et associatives possèdent des neurones qui établissent un lien avec un noyau thalamique qui leur est associé.

Les microcircuits corticaux de chaque aire sont constitués du même type de cellules réparti dans les six couches du cortex qui sont, de la plus superficielle à la plus profonde :

1. couche moléculaire: contient essentiellement des fibres (axones et dendrites).
2. couche granulaire externe: neurones granulaires (couche réceptrice).
3. couche pyramidale externe : cellules pyramidales (couche effectrice).
4. couche granulaire interne (couche réceptrice).
5. couche pyramidale interne (couche effectrice).
6. couche polymorphe.

Les microcircuits effectuent des opérations pour traiter les informations puis les conduisent vers des cellules pyramidales dont les axones sont les voies de sortie du cortex.

Mais une partie des axones sortant du cortex retournent soit dans leur hémisphère d’origine soit dans l’autre. D’autres axones repassent par les mêmes centres thalamiques que précédemment, ils y croisent donc les fibres sensorielles entrantes.

On peut donc y constater la formation de circuits en boucle, caractéristique fondamentale du fonctionnement cérébral. Effectivement à chaque étape quelques fibres et des connexions retournent à l’opération précédente pour l’informer et contrôler son acheminement. Cette particularité permet de rectifier et d’ajuster la commande motrice jusqu’à la dernière étape avant son exécution.

Certains circuits réflexes courts permettent des réactions rapides et peu complexes pour protéger l’organisme. Mais la plupart des informations « intellectuelles » que le corps reçoit nécessitent l’activation de circuits plus denses et imbriqués.

Suivons par exemple, le parcours du circuit nerveux impliqué dans la prononciation d’une phrase lue. La première connexion s’effectue dans le thalamus, puis la stimulation sensorielle parvient à l’aire visuelle primaire où elle est décodée.

L’information résultante est ensuite transmise à l’aire de Wernicke, liée à la compréhension des mots et à l’aire de Broca, qui analyse la syntaxe. Elle y est comparée aux informations similaires déjà stockées en mémoire.

Puis ce signal est traité par le cortex moteur qui coordonne la contraction des muscles impliqués dans la phonation.

*photorécepteurs : cellules sensorielles visuelles qui désignent les cônes et les bâtonnets de la rétine. Les bâtonnets sont sensibles à l'intensité et à la qualité des rayons lumineux alors que les cônes sont sensibles aux couleurs.

· Le cerveau hormonal

Un neurone à projection diffuse du cerveau peut influencer plus de

100 000 autres neurones grâce aux neuromodulateurs* qu’ils déversent dans l’espace extracellulaire plutôt que dans la fente synaptique. Les effets des neuromodulateurs sont plus long à s’installer mais leur durée d’action est supérieure à celles des neurotransmetteurs. Chacun de ces neurones projettent leur axone dans de vastes régions du système nerveux central comme suit :

Ils présentent une grande divergence de propagation car on remarque sur les schémas que la noradréline innerve à la fois le cortex et le cervelet.

*neuromodulateur : substance qui évoque des signaux limités dans le temps (de l’ordre de la milliseconde) et dans l'espace (la synapse). Ils auraient la capacité de modifier les caractéristiques de réceptivité des cellules nerveuses au niveau des médiateurs chimiques, sans pour autant modifier directement leur activité. En somme, ils ne provoquent ni excitation ni inhibition, mais influent sur leur intensité.