Qu’est-ce qui fait que le cerveau humain est plus performant que celui des autres animaux ? Une nouvelle recherche apporte une réponse intrigante

L’être humain est sans égal en matière de cognition, c’est-à-dire la capacité d’acquérir des connaissances par la perception sensorielle, puis de traiter ces informations par la pensée. Après tout, aucune autre espèce n’a envoyé de sondes vers d’autres planètes, produit des vaccins permettant de sauver des vies ou créé des œuvres d’art. Qu’est-ce qui fait que le cerveau humain est plus intelligent que celui des autres animaux ?

Notre compréhension du fonctionnement du cerveau a évolué au fil des ans. Les modèles théoriques actuels le décrivent comme un « système de traitement de l’information distribué » : cela signifie qu’il possède plusieurs composants, qui sont étroitement reliés par une sorte de câblage. Pour communiquer entre elles, les régions du cerveau échangent des informations par le biais d’un système de signaux d’entrée et de sortie.

Toutefois, ce n’est qu’une petite partie d’un tableau plus complexe, selon une étude publiée dans Nature Neuroscience. La manière dont les informations sont traitées diffère également entre les humains et les autres primates, ce qui pourrait expliquer pourquoi les capacités cognitives de notre espèce semblent si supérieures.

Les chercheurs ont découvert que différentes zones du cerveau utilisent en fait des stratégies différentes pour s’affronter. Certaines zones échangent des informations avec d’autres de manière très stéréotypée, en utilisant des entrées et des sorties. Cela garantit des signaux reproductibles et fiables. C’est le cas des zones spécialisées dans les fonctions sensorielles et motrices (telles que le traitement des informations sonores, visuelles et de mouvement).

Ce qui nous permet de voir d’un seul œil

Prenez les yeux, par exemple, qui envoient des signaux à l’arrière du cerveau pour traitement. La plupart des informations envoyées sont dupliquées et fournies par chacun des yeux. En d’autres termes, la moitié de ces informations ne sont pas nécessaires.

Mais le système offre robustesse et fiabilité – c’est ce qui nous permet de voir encore d’un seul œil. Cette capacité est essentielle à la survie. En fait, elle est si cruciale que les connexions entre ces zones du cerveau sont anatomiquement câblées, un peu comme une ligne fixe.

Cependant, toutes les informations fournies en double par les yeux ne sont pas superflues. En combinant les informations des deux yeux, le cerveau peut finalement traiter la profondeur et la distance entre les objets. Il s’agit d’un exemple d’une manière fondamentalement différente de traiter l’information, qui est plus grande que la somme de ses parties. Nous appelons ce type de traitement de l’information – lorsque des signaux complexes provenant de différents réseaux cérébraux sont intégrés – « synergique ».

La synergie est-elle ce qui nous rend spéciaux ?

Le traitement synergique est le plus courant dans les zones du cerveau qui soutiennent un large éventail de fonctions cognitives plus complexes, telles que l’attention, l’apprentissage, notre mémoire de travail, ainsi que la cognition sociale et numérique. Le système n’est pas « câblé » en ce sens qu’il peut changer en fonction de nos expériences et qu’il connecte différents réseaux de différentes manières. Cela facilite la combinaison des informations.

Ces zones de haute synergie, généralement situées à l’avant et au centre du cortex (la couche externe du cerveau), intègrent différentes sources d’information provenant de l’ensemble du cerveau. Elles sont donc connectées au reste du cerveau de manière plus large et plus efficace que les régions qui traitent les informations sensorielles primaires et celles liées au mouvement.

Les zones de forte synergie qui favorisent l’intégration des informations ont également tendance à présenter de nombreuses synapses, ces connexions microscopiques qui permettent aux cellules nerveuses de communiquer.

La différence entre le cerveau du singe et celui de l’homme

Les chercheurs ont voulu savoir si cette capacité à rassembler et à construire des informations par le biais de réseaux complexes dans le cerveau diffère entre les humains et les autres primates, nos plus proches parents sur le plan de l’évolution.

Pour le savoir, ils ont examiné les données d’imagerie cérébrale et les analyses génétiques de différentes espèces. Ils ont constaté que les interactions synergiques représentent une plus grande proportion du flux total d’informations dans le cerveau humain que dans le cerveau du macaque. En revanche, les cerveaux des deux espèces sont similaires dans la mesure où ils s’appuient sur des informations redondantes.

Toutefois, les scientifiques ont également examiné spécifiquement le cortex préfrontal, une zone située à l’avant du cerveau qui favorise un fonctionnement cognitif plus avancé. Chez les macaques, le traitement d’informations redondantes est plus fréquent dans cette région, alors que chez l’homme, il s’agit d’une zone à forte synergie.

La perspective génétique

Le cortex préfrontal s’est également considérablement développé au cours de l’évolution. Lorsque les chercheurs ont examiné des données provenant de cerveaux de chimpanzés, ils ont constaté que plus une zone du cerveau humain avait vu sa taille augmenter au cours de l’évolution par rapport à celle des chimpanzés, plus cette zone devenait dépendante de la synergie chez l’homme.

Les chercheurs ont également examiné les analyses génétiques de donneurs humains. Cette étude a montré que les régions du cerveau associées au traitement des informations synergiques étaient plus susceptibles d’exprimer des gènes qui sont uniques à l’humanité et liés au développement et au fonctionnement du cerveau, comme l’intelligence. Cela les a amenés à conclure que le tissu cérébral humain supplémentaire, obtenu à la suite de l’évolution, pourrait être consacré principalement à la synergie.

MB

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