Le Mental -cerveau roi des réseaux

Cinq minutes de relaxation musicale Mozart l’Andante du Concerto 21 pour piano. !

COMMENT MARCHE VOTRE CERVEAU :

Le cerveau est comme une forêt : si on marche plusieurs fois dans le même sentier, un chemin va progressivement se créer. Dans le cerveau, il y a création de sentiers de communication entre les neurones. Ces sentiers (connexions neuronales) deviennent de plus en plus efficaces et mènent à l’automatisation des processus liés à une certaine tâche et donc à la résolution plus faciles de certains problèmes.

Les progrès de l’imagerie cérébrale permettent aux chercheurs de mieux comprendre l’organisation, la composition et le fonctionnement du cerveau humain, qui n’en finit pas de nous surprendre tant ses capacités sont grandes !

Toujours actif, il est fait pour apprendre et engrange sans cesse de nouvelles connaissances et savoir-faire. Sans même que nous en ayons conscience, il traite des milliers d’informations et nous renseigne en permanence sur le monde qui nous entoure. Il gère l’ensemble de nos raisonnements, de nos jugements et de nos décisions, qui ne sont pas toujours prises de façon rationnelle. Organisé pour la vie en société, il fait de nous des êtres sociaux.

Vous venez d’atteindre la cinquantaine ou, peut-être même avez-vous dépassé cet âge ? Vous n’imaginez sans doute pas que, dans cette région de votre cerveau que l’on nomme l’hippocampe, une structure clé pour la formation de vos souvenirs et pour la bonne gestion de vos émotions, tous les neurones présents à l’époque de votre naissance ont été remplacés depuis par des neurones fraîchement produits à partir de cellules souches du cerveau.

Nous avons tous le potentiel de régénérer notre cerveau, à tout âge. Seulement il y a des conditions à respecter pour que cette fontaine de jouvence puisse jaillir, comme le montre la recherche sur les animaux. Prenez une souris dans un élevage standard et placez-la dans une cage dépourvue de congénères, aseptisée, avec une nourriture invariante, sans objets à découvrir au cours de ses explorations. En gros l’enfer et la prison, dans sa vie de souris. Vous constaterez qu’en deux à trois semaines, la production de nouveaux neurones dans son cerveau aura été réduite de 50 %. Cette malheureuse souris, vous allez en plus la stresser et vous verrez alors que cette production disparaîtra totalement.

Prenez la même souris et placez-la, cette fois, dans un univers enrichi, stimulant. Vous allez placer des objets nouveaux dans sa cage, des congénères avec lesquels elle pourra communiquer au quotidien. Vous allez lui proposer un peu d’exercice physique, en installant une petite roue sur laquelle elle pourra s’entraîner. En l’espace de quelques semaines, elle aura multiplié par trois le taux de production de nouveaux neurones. Dans la première expérience, on voit que le cerveau se détruit sous l’effet de la routine. Dans la seconde, on s’aperçoit que le cerveau se nourrit du changement.

Une pouponnière à neurones dans notre cerveau

Ceci est vrai car nous hébergeons dans notre cerveau une espèce de pouponnière dans laquelle sont abritées des cellules souches neuronales. Celles-là mêmes qui ont permis de construire notre cerveau à l’âge embryonnaire et que nous avons emmenées avec nous après la naissance. Grâce à ce dispositif, au moment même où vous me lisez, de nouveaux neurones jaillissent dans votre cerveau. Mais pour les produire, il y a six principes à satisfaire. Et ce n’est pas en restant assis sans rien faire que ça va se passer…

Premier principe : il faut s’ouvrir au changement et fuir la routine. Socrate nous dit : la sagesse commence avec l’émerveillement. On parle ici de l’émerveillement d’apprendre et de comprendre. Il s’agit de respecter la libido sciendi, le désir d’apprendre et de comprendre propre à l’être humain.

Passons au second principe. Le cerveau est malléable car il est « informable ». C’est en effet l’information qui invite nos circuits cérébraux à se régénérer, mais de quel type d’information parlons-nous ?

Aujourd’hui nous sommes confrontés à un vrai problème. Nous vivons dans un écosystème numérique alors sans rien faire, nous sommes bombardés d’information. Il nous faut apprendre à lutter contre ce trop-plein. Nous sommes abonnés à des blogs, des lettres. Nos téléphones sonnent, vibrent. On s’aperçoit que ce type d’information, qui nous conduit juste à savoir, est délétère.

Le cerveau bombardé d’information, qui sait mais n’a pas compris, est condamné à l’anxiété. En tant que sujet je deviens un spectateur, au lieu d’être un acteur. Il est important, pour nous tous, de trier l’information utile, c’est-à-dire l’information qui nous fait comprendre, et de laisser de côté l’information futile, qui nous fait juste savoir. Celle-là, on n’en veut plus !

Dit autrement, mon deuxième principe nous invite à lutter contre l’infobésité.

Troisième principe : gardons-nous de la tentation facile des anxiolytiques et des somnifères. Parce que l’objectif de ces substances, c’est justement de ne pas laisser émerger ce cerveau qui cherche à comprendre. Vous ne voulez plus ruminer en allant travailler ? On va vous donner des substances avec lesquelles vous allez marcher en cerveau automatique, ce cerveau même qui est utile pour savoir mais pas pour comprendre. En prenant ces médicaments de façon chronique, vous ne pouvez plus satisfaire au premier principe qui est, je le rappelle : ouvrez-vous au changement et donnez du sens à ce changement.

Le quatrième principe : consiste à lutter contre la sédentarité. Parce que la science nous dit qu’en cas d’activité physique, les muscles produisent des substances chimiques qu’on appelle les facteurs trophiques. Par voie sanguine, ceux-ci viennent agir sur le cerveau et en particulier sur la pouponnière, la fontaine de jouvence, et l’incitent à produire plus de neurones. Il existe une corrélation directe entre l’activité musculaire et la production de nouveaux neurones. Alors, choisissez la marche, plutôt que le métro ou la voiture.

S’exposer aux autres

Cinquième principe : prenons acte que notre cerveau est une véritable chambre d’écho de l’autre, de notre prochain. Nous n’avons pas le contrôle sur certaines parties de notre cerveau, dont l’engagement dépend de l’exposition à autrui, à l’alter ego. C’est ce qu’on appelle, globalement, le cerveau social. Dit autrement, plus vous allez cultiver votre altérité, fuir l’isolement, plus votre cerveau sera enclin à produire de nouveaux neurones.

Il existe encore un sixième principe à respecter. Très récemment, les neurosciences associées avec la microbiologie nous ont appris qu’il existait une flore intestinale dont la communication avec le cerveau est permanente.

En fonction de votre régime alimentaire, notamment si vous consommez des fibres et une alimentation variée, vous allez encourager la prolifération de certaines espèces bactériennes qui vont concourir à cette prolifération de neurones. À l’inverse, si votre nourriture devient peu variée, riche en sucre et en graisse, vous allez favoriser la prolifération d’espèces bactériennes qui sont de véritables verrous, bloquant la production de nouveaux neurones, et ce quelque soit votre âge.

La quête ancienne de l’immortalité

Voici les six principes énoncés, il vous revient maintenant d’utiliser ce potentiel. Évidemment, quand on parle de cellules souches et d’une neurogenèse, c’est-à-dire une production de neurones au cours de la vie, cela probablement résonne en vous. Nous baignons dans les mythes qui ont accompagné la naissance de la civilisation, au moment de l’invention de l’écriture chez le peuple sumérien – la fameuse épopée de Gilgamesh, ce récit légendaire de la quête de l’immortalité, ou plus proche de nous, le fameux Faust de Goethe. Ce sont des paraboles sur la souffrance de l’humanité qui voit une possible rédemption au travers de l’éternité.

Loin de moi l’idée de venir nourrir ou prolonger ces mythes !

En fait, nous voilà face à une découverte scientifique qui porte en elle tous les ferments d’une véritable révolution scientifique, appelant au renouveau des méthodes d’éducation, d’une définition objective du fameux bien-être en matière de santé mentale, d’inventer de nouvelles stratégies thérapeutiques, tant sur un plan neurologique que psychiatrique, essentiellement les troubles de l’humeur, reposant sur la présence de ces cellules souches neuronales.

De nos jours, le monde s’organise de plus en plus sous forme de réseaux.

Réseaux sociaux mais également routiers, téléphoniques… Qu’en est-il en biologie ?

Et plus précisément, pour notre organisme et pour notre cerveau ?

La question est de savoir si chaque région de notre cerveau fonctionne de façon isolée ou au contraire forme un réseau cérébral.

Le cerveau est l’organe le plus mystérieux et pourtant l’un des plus importants de notre organisme. Chef d’orchestre du corps, en perpétuelle activité, il dirige et régule tous nos comportements, du contrôle du mouvement à la formation d’une pensée ou d’une émotion. Si le cerveau est si complexe, c’est parce qu’il se compose de nombreuses régions anatomiques différentes appelées aires cérébrales.

On a longtemps pensé que ces zones avaient des fonctions distinctes (vision, audition, olfaction…), et œuvraient de manière isolée pour produire des comportements spécifiques. Mais, avec l’arrivée des nouvelles techniques d’imagerie cérébrale (Imagerie à résonance magnétique (IRM) et tomographie par émission de positon (TEP), etc.) les scientifiques ont mis en évidence une réelle communication entre ces différentes aires. Du coup, on peut facilement faire l’analogie entre ces réseaux cérébraux et les réseaux sociaux. Par exemple, les réseaux sociaux sont composés de sous-groupes de personnes partageant des centres d’intérêt communs (cuisine, lecture, genres ou artistes musicaux). De même, les aires cérébrales se regroupent pour former des comportements complexes tels qu’observer un paysage, réfléchir à une partie d’échecs, ou décider de traverser une rue.

Facebook dans notre cerveau…

Le cerveau, réseau social. Université de BâleAuthor provided

Le parallèle entre le réseau social Facebook et le réseau cérébral n’a pas échappé aux scientifiques ! Le cerveau est comme un immense réseau social avec un même ordre de grandeur en terme d’intersection et de connexions :

  • 100 milliards de neurones ; environ 1,5 milliard d’utilisateurs Facebook
  • 1 neurone peut établir jusqu’à 10 000 connexions ; 1 utilisateur Facebook possède plusieurs centaines d’amis.

Mais comment les aires cérébrales communiquent-elles ? À petite échelle, elles sont constituées de neurones qui sont considérés comme l’unité élémentaire de notre cerveau. On dénombre environ 100 milliards dans le cerveau humain contre presque 800 millions chez nos amis les chats. Les neurones se connectent entre eux par une toile dense de câbles connecteurs, appelés axones, pour former une architecture hiérarchisée et dynamique. Les plus gros points de connexion sont appelés des hubs, ou « plaques tournantes » en anglais. Ces hubs sont des endroits stratégiques dans la circulation de l’information.

Lors de la création d’un mouvement, certains neurones des aires cérébrales motrices vont communiquer ou discuter par le biais des axones pour former un réseau neuronal – on parle de connectivité anatomique. Mais ces neurones peuvent également établir des connexions à plus grande distance avec des neurones appartenant à d’autres aires cérébrales – on parle ici de connectivité fonctionnelle. Par exemple, si le mouvement est destiné à rattraper un ballon de foot en plein vol, les connexions se feront avec des neurones des aires cérébrales visuelles. La communication s’établit donc à l’échelle neuronale et plus largement à l’échelle macroscopique des aires cérébrales.

Un réseau sans coupure de courant

Même lorsque nous nous reposons, notre cerveau est en ébullition. C’est ce qu’a découvert, par hasard, le neuroscientifique Bharat Biswal en 1992. En observant le cerveau d’une personne totalement immobile allongée dans un scanner IRM, il a remarqué que l’activité du cortex moteur droit et celle du cortex moteur gauche se synchronisaient. Cette activité spontanée et synchronisée du cerveau est appelée activité de repos. Elle a été comparée par le neurologue Marcus Raichle à « l’énergie noire » du cosmos qui représente la plus grande partie de la masse de l’univers tout en étant invisible. De la même manière, l’activité de repos de notre cerveau représente plus de 80 % de l’énergie qu’il consomme. Cette activité s’organise également en réseau qu’on appelle les réseaux de repos. Certains chercheurs pensent que ces réseaux serviraient à garantir à chaque instant une adaptabilité, quasi instantanée, aux changements de l’environnement auxquels nous sommes confrontés.

Une topologie « petit monde »

Notre cerveau est donc un organe très dynamique qui nous permet de réaliser des comportements complexes sans même en avoir conscience. Cette efficacité est permise grâce aux propriétés des réseaux cérébraux qui peuvent être étudiées par la théorie des graphes, une méthode couramment utilisée pour représenter des réseaux (réseau de protéine, réseau social, etc.). Ces réseaux « ou graphes » se composent d’un ensemble de sommets, appelés nœuds, reliés par des traits, appelés arêtes.

Nous savons maintenant que le « graphe » de notre cerveau est un tissu dense de nœuds connectés par des arêtes dont certains peuvent être qualifiés de hubs. La théorie des graphes va encore plus loin dans l’exploration de ces réseaux cérébraux, car elle permet de décrire son organisation. Ainsi, selon E. Bullmore et O. Sporns, notre cerveau posséderait une topologie type « petit monde » (small world en anglais) qui lui garantie à la fois efficacité et économie d’énergie.

Ce type d’organisation est un compromis entre une organisation aléatoire, à haute efficacité globale, et une organisation régulière, à haute efficacité locale. En effet, une structure petit monde est un graphe dans lequel la distance moyenne entre les noeuds est faible et les voisins d’un nœud sont fortement connectés entre eux, formant ainsi des sous-réseaux. L’efficacité du transfert d’information passe donc par le fait que très peu d’intermédiaires sont nécessaires pour aller d’un neurone ou d’une aire cérébrale à l’autre grâce à la présence des hubs.

Efficacité d’un réseau selon la théorie des graphes

La proportion de hubs étant faible, dans la majorité des situations cette structure permet le maintien du transfert de l’information face aux perturbations extérieures (vieillissement, lésion). En effet, lorsque les régions les plus connectées sont atteintes – les hubs – le réseau se déstructure rapidement ce qui pourrait expliquer certaines maladies cérébrales.

Efficacité d’un réseau selon la théorie des graphes. Carole GuedjAuthor provided

Ainsi, connaître et comprendre la structure des réseaux cérébraux permet d’envisager de nouveaux outils diagnostiques et/ou thérapeutiques. David Meunier, membre du Centre de Recherche en Neuroscience de Lyon, et spécialiste de la théorie des graphes, nous explique que la topologie petit monde est altérée chez un patient schizophrène : « Au cours de mes recherches, j’ai été frappé par le fait que j’étais capable de distinguer en quelques secondes un réseau cérébral d’un sujet sain de celui d’un patient schizophrène par l’absence totale de hubs ».