Notre « petit cerveau » étonnamment grand fait de nous des êtres humains

Nombre de neurones dans le cervelet par rapport au nombre de neurones dans le cortex cérébral. Données sur le nombre de neurones tirées de Lent et al. (2011)

Source : Image attribuée à Larry Vandervert (2016)

Depuis des décennies, les neuroscientifiques savent que le cervelet humain (« petit cerveau » en latin) ne représente qu’environ 10 % du volume total du cerveau, mais qu’il abrite plus de 50 % de l’ensemble des neurones du cerveau. Selon certaines estimations(Lent et al. 2011), le cervelet humain abrite environ 80 % de l’ensemble des neurones du cerveau.

Sur la base du nombre disproportionné de neurones cérébelleux, des personnes comme Larry Vandervert(2016) ont émis l’hypothèse que « ce sont les 69 milliards de neurones du cervelet et non les 16 milliards de neurones du cortex cérébral qui effectuent tous les travaux vraiment « brillants » et lourds du cerveau ». Dans un article paru en mai 2016, M. Vandervert développe ses hypothèses sur le rôle souvent sous-estimé que le cervelet a pu jouer dans l’évolution de la culture humaine :

« En bref, j’ai soutenu qu’au cours des dizaines de milliers d’années écoulées, le cervelet a silencieusement produit la culture humaine (le cervelet opère sous le niveau de la conscience). Et non seulement cela, mais je soutiens que c’est le cervelet qui a permis aux humains de faire progresser constamment les principaux piliers de la culture, depuis les pratiques d’élevage jusqu’aux coutumes quotidiennes, en passant par l’art, la science, la musique et la technologie ».

Aujourd’hui, une nouvelle étude de cartographie cérébrale(Sereno et al., 2020) du cervelet menée par des chercheurs de l’université d’État de San Diego renforce la crédibilité de l’hypothèse de Vandervert. Outre le fait que le cervelet contient près de 80 % de l’ensemble des neurones du cerveau, la nouvelle neuro-imagerie de pointe réalisée par Martin Sereno, de la SDSU, et ses collègues du Canada, du Royaume-Uni et des Pays-Bas montre que le cervelet humain possède près de 80 % de la surface du cortex cérébral. Ces résultats ont été publiés le 28 juillet dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences.

Si une image vaut mille mots, cette vidéo YouTube de 45 secondes en dit long et élucide l’importance de cette étude grâce à une imagerie 3D époustouflante.

« Le cervelet est depuis longtemps reconnu comme un partenaire du cortex cérébral, et tous deux se sont considérablement développés au cours de l’évolution humaine. Le mince cortex cérébelleux est encore plus étroitement plié que le cortex cérébral », expliquent les auteurs dans le résumé de l’article.

En comparant côte à côte le cervelet humain et le cervelet du singe macaque à l’aide d’un scanner IRM à très haut champ, les chercheurs de la SDSU ont découvert que les plis serrés du cervelet humain ont une surface égale à environ 80 % de la surface du cortex cérébral. En revanche, le cervelet du macaque est beaucoup plus petit ; son « petit cerveau » ne représente qu’environ 30 % de la surface de son cortex cérébral.

Source : Bases de données sur les sciences de la vie (LSDB) / Wikimedia Commons

« Le fait que [notre cervelet] ait une si grande surface témoigne de l’évolution des comportements et de la cognition propres à l’homme. Il s’est tellement développé que les modèles de pliage sont très complexes », a déclaré Martin Sereno dans un communiqué de presse daté du 31 juillet. Sereno est neuroscientifique cognitif, professeur de neuropsychologie et directeur du centre d’imagerie IRM de la SDSU.

Du point de vue de l’évolution, la croissance explosive de la surface du cervelet humain par rapport à la surface relativement statique du cervelet de nos cousins primates suggère que le fait d’avoir un « petit cerveau » de grande taille peut être lié à certaines capacités typiquement humaines telles que le langage, la fabrication d’outils avancés et la socialité complexe.

Les auteurs supposent également que « des parties du cervelet ont pu être étendues chez l’homme pour aider à coordonner des « mouvements conceptuels » fictifs, tels que la réorganisation mentale rapide d’un plan de mouvement – ou, le moment venu, peut-être même d’une équation mathématique ».

« Jusqu’à présent, on pensait que le cervelet était principalement impliqué dans des fonctions de base telles que le mouvement, mais son expansion au fil du temps et ses nouvelles entrées en provenance des zones corticales impliquées dans la cognition suggèrent qu’il peut également traiter des concepts avancés tels que les équations mathématiques », a déclaré M. Sereno dans le communiqué de presse.

« Maintenant que nous disposons de la première carte de base à haute résolution du cervelet humain, les chercheurs ont de nombreuses possibilités de commencer à remplir ce qui est certainement un patchwork complexe d’entrées, provenant de nombreuses parties différentes du cortex cérébral, avec plus de détails que jamais auparavant », a ajouté M. Sereno. « La cartographie du cervelet sera une nouvelle frontière intéressante pour la prochaine décennie. (Voir« L’importance de la cartographie des circuits du cervelet et du cortex préfrontal« ).

La dernière étude de cartographie du cervelet réalisée par Martin Sereno et al. (2020) a utilisé le logiciel libre FreeSurfer personnalisé qu’il a développé à l’origine avec des collègues de l’Université de Californie à San Diego lorsqu’il était en poste à l’UCSD. Selon Martin Sereno, « ce logiciel permet également de déplier et d’aplatir le cortex cérébelleux afin de le visualiser au niveau de chaque folia, c’est-à-dire de chaque pli fin ressemblant à une feuille ». Pour voir des images plus détaillées de cette étude, cliquez ici.