Pour la première fois, des scientifiques ont détecté un neurone géant enveloppant toute la circonférence du cerveau d’une souris, et il est si densément connecté dans les deux hémisphères qu’il pourrait enfin expliquer les origines de la conscience.
Grâce à une nouvelle technique d’imagerie, l’équipe a détecté le neurone géant émanant de l’une des régions les mieux connectées du cerveau, et affirme qu’il pourrait coordonner les signaux provenant de différentes zones pour créer la pensée consciente.
Ce neurone récemment découvert est l’un des trois qui ont été détectés pour la première fois dans le cerveau d’un mammifère, et la nouvelle technique d’imagerie pourrait nous aider à déterminer si des structures similaires sont passées inaperçues dans notre propre cerveau pendant des siècles.
Lors d’une récente réunion de l’initiative Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies dans le Maryland, une équipe de l’Allen Institute for Brain Science a décrit comment les trois neurones s’étendent sur les deux hémisphères du cerveau, mais le plus grand s’enroule autour de la circonférence de l’organe comme une “couronne d’épines”.
Vous pouvez les voir mis en évidence dans l’image en haut de la page.
Le chercheur principal, Christof Koch, a déclaré à Sara Reardon, dans la revue Nature, qu’ils n’avaient jamais vu auparavant des neurones s’étendre aussi loin dans les deux régions du cerveau.
Curieusement, les trois neurones géants émanent d’une partie du cerveau qui a déjà montré des liens intrigants avec la conscience humaine dans le passé – le claustrum, une fine couche de matière grise qui pourrait être la structure la plus connectée de tout le cerveau, en termes de volume.
Cette région relativement petite est cachée entre la surface interne du néocortex, au centre du cerveau, et communique avec presque toutes les régions du cortex pour réaliser de nombreuses fonctions cognitives supérieures telles que le langage, la planification à long terme et des tâches sensorielles avancées comme la vision et l’audition.
“Les techniques avancées d’imagerie cérébrale qui examinent les fibres de la substance blanche qui vont et viennent dans le claustrum révèlent qu’il s’agit d’une grande gare centrale neuronale”, écrivait Koch pour Scientific American en 2014. “Presque chaque région du cortex envoie des fibres au claustrum.”
Le claustrum est si densément connecté à plusieurs zones cruciales du cerveau que Francis Crick, célèbre pour sa double hélice d’ADN, l’a qualifié de “conducteur de la conscience” dans un article de 2005 coécrit avec Koch.
Ils ont suggéré qu’il relie toutes nos perceptions externes et internes en une seule expérience unificatrice, comme un chef d’orchestre synchronise un orchestre, et d’étranges cas médicaux survenus ces dernières années n’ont fait que renforcer leurs arguments.
En 2014, une femme de 54 ans s’est présentée au George Washington University Medical Faculty Associates à Washington, DC, pour un traitement contre l’épilepsie.
Le traitement consistait à sonder délicatement diverses régions de son cerveau à l’aide d’électrodes afin de réduire la source potentielle de ses crises d’épilepsie, mais lorsque l’équipe a commencé à stimuler le claustrum de la femme, elle a constaté qu’elle pouvait effectivement “éteindre” et rallumer sa conscience.
Helen Thomson a rapporté pour New Scientist à l’époque :
“Lorsque l’équipe a stimulé la zone avec des impulsions électriques à haute fréquence, la femme a perdu conscience. Elle a cessé de lire et a regardé dans le vide, elle n’a pas répondu aux commandes auditives ou visuelles et sa respiration s’est ralentie.
Dès que la stimulation s’est arrêtée, elle a immédiatement repris conscience, sans aucun souvenir de l’événement. La même chose s’est produite chaque fois que la zone a été stimulée pendant deux jours d’expériences.”
Selon Koch, qui n’a pas participé à l’étude, ce type d'”arrêt et de démarrage” brusque et spécifique de la conscience n’avait jamais été observé auparavant.
Une autre expérience menée en 2015 a examiné les effets des lésions du claustrum sur la conscience de 171 vétérans de combat souffrant de lésions cérébrales traumatiques.
Ils ont constaté que les lésions du claustrum étaient associées à la durée, mais pas à la fréquence, de la perte de conscience, ce qui suggère qu’il pourrait jouer un rôle important dans l’activation et la désactivation de la pensée consciente, mais qu’une autre région pourrait être impliquée dans son maintien.
Et maintenant, Koch et son équipe ont découvert dans le cerveau des souris de nombreux neurones émanant de cette région mystérieuse.
Pour cartographier les neurones, les chercheurs doivent généralement injecter un colorant dans chaque cellule nerveuse, découper le cerveau en fines sections, puis tracer le chemin du neurone à la main.
Il s’agit d’une technique étonnamment rudimentaire pour un neuroscientifique et, étant donné qu’ils doivent détruire le cerveau au cours du processus, elle ne peut être réalisée régulièrement sur des organes humains.
Le Dr Koch et son équipe ont voulu mettre au point une technique moins invasive et ont créé des souris dont les neurones du claustrum pouvaient être activés par un médicament spécifique.
“Lorsque les chercheurs ont donné une petite quantité du médicament aux souris, seule une poignée de neurones en a reçu suffisamment pour activer ces gènes”, rapporte Reardon pour Nature.
“Cela a entraîné la production d’une protéine fluorescente verte qui s’est répandue dans tout le neurone. L’équipe a ensuite pris 10 000 images en coupe transversale du cerveau de la souris, et a utilisé un programme informatique pour créer une reconstruction en 3D de seulement trois cellules lumineuses.”
Il faut garder à l’esprit que ce n’est pas parce que ces nouveaux neurones géants sont connectés au claustrum que l’hypothèse de Koch sur la conscience est correcte – nous sommes encore loin de le prouver.
Il est également important de noter que, jusqu’à présent, ces neurones n’ont été détectés que chez la souris et que la recherche n’a pas encore été publiée dans une revue à comité de lecture. Nous devons donc attendre une confirmation supplémentaire avant de pouvoir vraiment nous pencher sur ce que cette découverte pourrait signifier pour les humains.
Mais cette découverte est une pièce intrigante du puzzle qui pourrait aider à comprendre cette région cruciale, mais énigmatique, du cerveau, et comment elle pourrait être liée à l’expérience humaine de la pensée consciente.
La recherche a été présentée lors de la réunion du 15 février de l’initiative Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies à Bethesda, dans le Maryland.