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Notre héritage évolutif

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AideLien : The Prefrontal Cortex – Headquarters of HumanityLien : Preuss, T. M., 1995.  Do rats have prefrontal cortex?  The Rose-Woolsey-Akert program reconsidered.Journal of Cognitive Neuroscience, 7:1-24.Lien : Livre: Development of the Prefrontal Cortex
Lien : Evolution's 'missing link': a hypothesis upon neural plasticity, prefrontal working memory and the origins of modern cognitionLien : The Prefrontal CortexLien : Livre: Brain Evolution and CognitionLien : Evolution of the mammalian cortex: past, present and future.
Lien: Le pronostic des lésions cérébrales de l’enfant.Lien : Prefrontal cortex white matter volume sets humans apartLien : Evolution of the Size and Functional Areas of the Human Brain Lien : What Primates Think
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Chercheur : William H. Calvin
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Experience : Humans and great apes share a large frontal cortexLien : A comparative volumetric analysis of the prefrontal cortex in human and baboon MRI.Psychologists Use fMRI To Understand Ties Between Memories And The Imagination
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Outil : L'imagerie cérébrale L'imagerie cérébrale

Taille du cerveau humain: quand évolution ne rime plus avec augmentation

Notre cortex frontal se démarque même au niveau génétique

L’expansion disproportionnée du cortex associatif humain

Le cortex préfrontal semble être très riche en neurones aux axones longs qui permettent de relier différentes régions éloignées du cortex. Plus le cortex préfrontal est important, plus il y a d’axones longs et plus l’émergence de la conscience sera favorisée. L’imagerie cérébrale montre aussi une grande activation du cortex préfrontal dans des tâches de mémorisation et de raisonnement déductif.


Plusieurs chercheurs comme l’anthropologue Robin Dunbar affirment que la principale pression sélective qui a opéré sur l’accroissement du néocortex chez les primates est la complexité croissante des groupes sociaux dans cette lignée.

Pour Dunbar, l’augmentation dramatique de la taille du cortex préfrontal, contrairement aux différents cortex sensoriels par exemple, s’explique par les propriétés de cette partie frontale du cerveau qui a beaucoup à voir, justement, avec les compétences sociales.

Bien qu’une éthique élaborée soit inaccessible à nos cousins simiesques, de nombreux comportements moraux sont observés chez les primates selon Dunbar. Ces conduites d’entraide et de coopération exigent que l’on troque des coûts à court terme pour des bénéfices à long terme. Cela laisse cependant la porte ouverte aux profiteurs égoïstes. Et c’est pour cette raison que la morale serait avantageuse d’un point de vue évolutif : pour renforcer la cohésion du groupe et fournir un climat social harmonieux qui profite au plus grand nombre.

Or les capacités cognitives permettant d’établir un tel climat social en réfrénant nos tendances égoïstes seraient précisément fonction du cortex préfrontal.

Lien : In London, a ground-breaking exploration into the science of moralityLien : Robin Dunbar and the Magic Number of 150Chercheur : Robin DunbarLien : Important Clues For Coordinated Brain Area Expansion During Embryonic Development
Humaniqueness and the PFCLien : Why are we so nice? ...because generosity wins.Lien : Primates on Facebook

Pourquoi on ne peut avoir qu’environ 150 vrais amis


Une étude d’imagerie cérébrale a été faite sur des hommes ayant ayant un trouble de personnalité antisociale se caractérisant par des conduites irresponsables, de la tricherie, de l’impulsivité et le peu d’émotions ou de remords. Ces hommes, qui avaient tous commis des crimes violents, avaient aussi un volume neuronal de 11 à 14 % moins élevé que les hommes normaux dans leur cortex préfrontal.

Le cortex préfrontal est reconnu comme jouant un rôle important dans la sensibilité morale et la capacité de retenue d’un individu. Ces résultats vont tout à fait dans le même sens et incitent à réfléchir sur le concept de libre arbitre à la base de toutes les lois.

UN CERVEAU OÙ LE NOUVEAU SE BÂTIT SUR L'ANCIEN

Il y a une grande similarité dans l’organisation cérébrale entre les différentes espèces de vertébrés. Tous les vertébrés ont par exemple un prosencéphale, un mésencéphale et un rhombencéphale à l’intérieur desquels on retrouve tous les grands systèmes neuronaux qui ont évolué pour remplir des fonctions communes à toutes les espèces.

Néanmoins, les différentes espèces ont aussi des spécialisations cérébrales particulières dues à des contraintes spécifiques de leur environnement. L'espèce humaine a beau avoir un cerveau environ trois fois plus volumineux que celui auquel on s'attendrait pour un primate de taille comparable, celui-ci n'est pas une réplique à l'échelle du cerveau des autres primates. Notre lobe olfactif ne fait par exemple que 30% de la taille prévue si les proportions de nos différentes structures cérébrales étaient les mêmes que chez les autres primates. Par conséquent, comme le cerveau humain est beaucoup plus gros que ce à quoi on s'attendrait pour un primate de notre taille, il faut donc qu'il y ait également des régions qui soient significativement plus grandes.

C’est ainsi que lorsqu’on suit l’évolution du cerveau des poissons, des amphibiens, des reptiles, des mammifères et finalement des humains, on se rend compte que les régions qui ont le plus augmenté de taille chez notre espèce se situent au niveau du néocortex, et plus particulièrement au niveau du cortex préfrontal.


Cette région la plus rostrale du cortex, qui est dédiée au contrôle moteur volontaire chez les autres espèces, connaît un développement important chez les primates. On a d'ailleurs longtemps cru que les capacités d'abstraction et de planification humaines sans égal provenaient d'un développement accru de notre cortex préfrontal par rapport à celui des autres primates.

Mais des études réalisées au début des années 2000 ont remis en question cette conception. En effet, les études antérieures comparaient le cerveau humain à ceux d'autres primates, mais à l'exclusion de la plupart des grands singes. En utilisant l'imagerie par résonance magnétique, la taille relative des cortex frontaux de toutes les espèces de grands singes incluant l'humain a cette fois-ci été mesurée. Avec cette méthode et un éventail d'espèces plus large que les études antérieures, la taille relative du cortex préfrontal humain était presque la même que celle des grands singes (chimpanzé, bonobo, gorille et orang-outang) qui sont nos plus proches cousins.

Nos facultés supérieures d'anticipation ou de planification viendraient davantage, selon les auteurs de ces études, d'autres régions particulières du cortex et d'une inter-connectivité plus riche entre le cortex préfrontal et le reste du cerveau. D'ailleurs, la proportion légèrement plus grande du cortex préfrontal par rapport au reste du cerveau que l'on observe tout de même chez l'humain comparé à la majorité des autres espèces de primates est attribuée principalement à l'augmentation du volume de matière blanche dans cette région du cerveau. Matière blanche qui correspond à la myéline entourant les axones, et donc ici à une plus grande quantité de ces axones permettant la communication avec d'autres régions du cerveau.



Le grand front droit caractéristique des humains qui fait disparaître les arcades sourcilières proéminentes présentes chez les autres hominidés est dû à l’expansion du cortex chez notre espèce, et en particulier du cortex préfrontal.

1 Australopithecus robustus ; 2 Homo habilis ; 3 Homo erectus ; 4 Homo neanderthalensis ; 5 Homo sapiens sapiens.


Cette communication est essentielle au bon fonctionnement de notre mémoire de travail à laquelle participe activement notre cortex préfrontal. Cette mémoire de travail contribue à de nombreux processus cognitifs bien développés chez l’humain comme la capacité de retenir de l’information durant une tâche, d'en vérifier la pertinence, et de garder en vue l’objectif à atteindre au cours de cette tâche. La difficulté de planifier une action (donc à mettre en relation le passé, le présent et le futur) que l’on retrouve chez les patients ayant des lésions importantes aux lobes préfrontaux (le « syndrome frontal ») confirme le rôle de premier plan que joue cette région corticale dans l’anticipation et les choix de toutes sortes.

L’expansion récente du cortex préfrontal, en conjonction avec les capacités plastiques et associatives accrues du néocortex, semble donc être à l’origine de bien des capacités cognitives typiquement humaines.

 


Bien que l’augmentation de la taille du cerveau ne confère pas à elle seule un avantage évolutif à son porteur, on observe que durant l’hominisation les espèces d’hominidés à petits cerveaux ont été progressivement remplacées par d’autres en ayant des plus gros.

Certaines hypothèses originales ont été avancées pour expliquer ce phénomène. Certains soutiennent par exemple que les plus grandes capacités associatives des cerveaux plus gros entraînerait des réponses comportementales plus imprévisibles. Une pression sélective se serait alors exercée sur les autres individus pour leur fournir un plus gros cerveau capable de mieux prédire le comportement de leurs congénères, un facteur de survie essentiel chez les espèces sociales. Or, ces cerveaux plus gros généreraient à leur tour des conduites encore plus imprévisibles. D’où, on le voit bien, l’établissement d’une boucle de rétroaction positive responsable de cette tendance à l’encéphalisation croissante chez les primates.

L’idée d’une boucle de rétroaction positive amène une autre façon de rendre compte de la direction apparente de l’évolution vers plus de complexité. Dans ce cas-ci, la pression sélective est générée par les changements évolutifs eux-mêmes. Cette pression est aussi entièrement dépendante du contexte particulier de notre lignée aux comportements sociaux très développés.

Lien: Is there a discernible trend toward greater intelligence in other species than ours ?Outil : La cybernétique



On peut tracer un parallèle étroit entre l’évolution du cerveau et son développement chez un individu. Au cours de celui-ci, des mutations peuvent survenir et avoir un impact non négligeable sur la morphologie de l’adulte. En effet, même si c’est l’individu adulte qui subi la pression sélective de l’environnement, c’est son programme génétique de développement qui sera éventuellement sélectionné et transmis à ses descendants.

Plusieurs chercheurs pensent que l’expansion du néocortex en général et du cortex préfrontal en particulier pourrait s’expliquer par la mutation d’un nombre limité de gènes à un stade précoce du développement. Ces mutations auraient eu pour effet de dupliquer certaines aires corticales, exactement comme ce que l’on observe pour certains gènes du génome.

Comme pour les gènes, un des avantages possibles d’une telle duplication serait qu’une région corticale particulière pourrait évoluer rapidement pendant que sa copie assurerait le maintient de la fonction de base assignée à cette région.

Lien : Inné et acquis : les réponses d'Henri Atlan
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