Capsule outil : Le darwinisme neuronal.


Le processus de sélection qui est à la base de l’évolution n’est pas seulement à l’œuvre à l’échelle des individus et des espèces, mais également au niveau cellulaire dans les différents grands systèmes d’un organisme.

Un de ceux qui a le plus travaillé sur ces hypothèses de la sélection darwinienne au niveau cellulaire est le prix Nobel de médecine de 1972, Gerald Edelman. Ses travaux ont montré que le système immunitaire n'est pas programmé à l'avance pour faire face à tous les microbes et envahisseurs potentiels. C’est plutôt la pression des antigènes (des envahisseurs) qui sélectionne les anticorps parmi l'infini variété de ceux produits au hasard par le système immunitaire.

Edelman s'est par la suite fait connaître par sa théorie de la sélection des groupes neuronaux (ou darwinisme neuronal) dont nous ne donnerons ici qu’un aperçu très général (voir les capsules de liens pour plus de détails).

Cette théorie repose également sur un processus sélectif, mais cette fois-ci pour rendre compte de la mise en place et du fonctionnement du système nerveux. Edelman fait appel au mécanisme de la compétition et de la sélection de groupe neuronaux pour expliquer comment nos gènes relativement peu nombreux (entre 20 et 40 000 selon les estimés) peuvent construire un système nerveux composé de près neurones. Considérant que chacun de ces neurones établit des milliers de connexions, il est mathématiquement impossible que le génome spécifie entièrement le câblage précis du cerveau.

L’hypothèse centrale d’Edelman est que la cartographie neuronale hypercomplexe du cerveau se construit par un processus sélectif. Le génome de l'individu génère d’abord des réseaux de neurones variés. C’est à partir de ce répertoire neuronal de base défini par le génome (et propre à chaque espèce) que seront par la suite sélectionnés certains réseaux de neurones qui répondent particulièrement bien à des stimuli externes importants pour l’organisme.

Comme pour la sélection naturelle à l’origine des différentes espèces, nous retrouvons donc ici deux concepts clés : la production d'une variété de formes (la diversité des structure neuronale) et un mécanisme qui sélectionne les formes les mieux adaptées (la stabilisation sélective des circuits neuronaux).

Les connexions les plus utilisées vont donc se renforcer et les autres disparaître, façonnant ainsi des réseaux de neurones unique à chaque individu. Les facteurs à l’origine de cette stabilisation sélective de synapses sont en premier lieu des forces biologiques primaires (le besoin d’alimentation, la reproduction, etc.), mais aussi l’environnement physique et social. Edelman appelle ces forces « values », qui n’ont rien à voir avec des « valeurs » au sens moral, mais plutôt avec les besoins fondamentaux d’un être vivant.

Les circuits sélectionnés forment ce qu’Edelman appelle des cartes neuronales. Ces cartes, qui sont massivement interconnectées entre elles, vont à leur tour pouvoir s’associer en entrant en « résonnance » temporelle. Ce processus pourrait donc ainsi être à la base de nos capacités de catégorisation perceptives qui combinerait l’activité de différentes cartes du cortex, les unes sensibles aux formes, les autres à la couleur, les troisièmes au toucher, etc.

À noter qu’il n’y a pas de superviseur central qui apporterait de la cohérence à la perception. Différentes cartes sont simplement excitées en même temps, provoquant l’activation de millions de neurones en parallèle qui activent à leur tour d’autres cartes comportant des millions de neurones elles aussi. Et c’est à partir de cette ré-entrance (« reentry ») que se construirait la perception, les comportements moteurs, la pensée conceptuelle et même la conscience.

Lien: Neural Darwinism Lien: Book review, Neural Darwinismby William H. Calvin, of Gerald M. Edelman's book,Lien: Bright Air, Brilliant Fire: On the Matter of the Mind, a book review by Oliver Sacks Lien: Edelman's Neural DarwinismLien: Gerald Edelman's WorkRecherche: Edelman Links
Lien: A propos du livre de Jean Pierre Changeux," L'homme de vérité ", 0dile Jacob, 2002Recherche: Francisco VarelaUn Scientifique engagéRecherche: Gerald EdelmanLien: The Evolution of Reentrance in the Vertebrate BrainLien: Theory of Neuronal Group Selection (or Neural Darwinism)Lien: How Many Genes Are in the Human Genome?

 


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