Pourquoi les humains ont-ils une grosse tête ?

Publié par Adrien le 17/07/2020 à 09:00
Source: CNRS INSB
Une étude IRM montre que les babouins vivant en captivité dans de larges groupes sociaux ont un cerveau plus gros que ceux qui vivent dans des plus petits groupes, et ce, quel que soit la taille de leur enclos. Cet effet s'observe en particulier au niveau de leur volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension d'un objet ou d'une partie de l'espace.) de matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état gazeux. La matière occupe de...) blanche. Comme dans l'espèce (Dans les sciences du vivant, l’espèce (du latin species, « type » ou « apparence ») est le taxon de base de la systématique. L'espèce est un concept flou dont il existe une...) humaine, la richesse des relations sociales pourrait ainsi avoir un effet majeur sur la plasticité cérébrale. Cette observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir procuré explique la très grande participation...) renforce l'hypothèse selon laquelle l'évolution de la taille du cerveau (Le cerveau est le principal organe du système nerveux central des animaux. Le cerveau traite les informations en provenance des sens,...) des primates (Les primates (du latin primas, atis signifiant « celui qui occupe la première place ») constituent un ordre au sein des mammifères...) pourrait être liée à celle de la complexité (La complexité est une notion utilisée en philosophie, épistémologie (par exemple par Anthony Wilden ou Edgar Morin), en physique, en biologie (par exemple par Henri Atlan), en sociologie, en informatique ou en...) de la vie (La vie est le nom donné :) sociale. Ce travail est publié dans la revue Evolution and Human Behavior.


Image TEP d'un cerveau humain montrant la consommation d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.). Le cerveau humain consomme sept fois moins d'énergie qu'un ordinateur portable (Un ordinateur portable, laptop (en Suisse) ou encore PC portable est un ordinateur personnel qui, grâce à un poids et un encombrement limités, peut être transporté très facilement.) classique, mais peut effectuer des tâches bien plus complexes. (Crédit image : Jens Maus, Wikimedia Commons)

Pourquoi est-ce que les Humains ont un cerveau anormalement gros comparé à leur taille ? Cette question a provoqué des débats animés au sein de la communauté scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les méthodes scientifiques.). Certains sont partisans de l'hypothèse dite du "cerveau social" qui stipule (En botanique, les stipules sont des pièces foliaires, au nombre de deux, en forme de feuilles réduites située de part et d'autre du pétiole, à sa base, au point...) que l'augmentation de la taille du cerveau à travers l'évolution des primates est liée à la complexité des relations sociales associée à la taille du groupe. Au contraire, d'autres soutiennent l'hypothèse dite "écologique" selon laquelle c'est le régime alimentaire (Pour les régimes alimentaires d'ordre culturel pratiqués par l'Homme voir pratique alimentaire; Pour les régimes visant à perdre du poids voir régime...) et les stratégies cognitives associées à la recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances...) de nourriture qui influence la taille du cerveau.

Les deux hypothèses partent du principe que l'augmentation de la taille du cerveau, très couteuse en énergie, est une réponse à la sélection naturelle (En biologie, la sélection naturelle est l'un des mécanismes qui guident l'évolution des espèces. Ce mécanisme est particulièrement important du fait qu'il...) de nouvelles compétences cognitives, qu'elles soient adaptées la vie sociale ou à la recherche de nourriture. Ces deux hypothèses restent très difficiles à distinguer dans la nature car la taille du cerveau, la taille du groupe et le régime alimentaire sont des variables souvent confondues.

Dans une étude portant sur le babouin Papio anubis, les scientifiques ont pu tester la validité de l'hypothèse du cerveau social. Ils se sont appuyés sur l'étude d'images cérébrales collectées par résonance (Lorsqu'on abandonne un système stable préalablement écarté de sa position d'équilibre, il y retourne, généralement à travers des oscillations propres. Celles-ci se produisent à la fréquence propre...) magnétique (IRM) auprès de babouins hébergées à la Station de Primatologie. Tous les singes avaient donc le même régime alimentaire mais appartenaient à des groupes sociaux de tailles différentes (de 2 à 63 individus). Ils ont analysé les images cérébrales IRM de près de 82 babouins venant de groupes variés et extrait la taille de leur cerveau incluant le volume de matière grise, de matière blanche et de liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est facilement déformable mais difficilement compressible.) céphalo-rachidien.

Les babouins pouvant parfois changer de groupe au cours de leur existence, les tailles des groupes auquel chacun des babouins a appartenu ont été scrutées au cours des 8 dernière années précédant l'analyse IRM. Les chercheurs ont découvert que les babouins vivant dans de grands groupes sociaux avaient un cerveau plus gros que ceux vivant dans des plus petits groupes, et ce, quel que soit la taille de leur enclos. Cet effet provenait essentiellement d'une augmentation du volume de la matière blanche (les connexions entre les neurones), dans une moindre mesure de la matière grise (le nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) et la taille des neurones) mais pas du liquide céphalo-rachidien (une variable (En mathématiques et en logique, une variable est représentée par un symbole. Elle est utilisée pour marquer un rôle dans une formule, un prédicat ou un algorithme. En statistiques, une variable peut aussi...) contrôle).


Figure: Le volume du cerveau des babouins vivant dans de grands groupes est plus important en moyenne que celui des babouins vivant dans de petits goupes (t-test, t(80)=-1.71,p=0.046). Chaque point (Graphie) représente la taille du cerveau d'un babouin obtenu par scan IRM tandis que le diagramme (Un diagramme est une représentation visuelle simplifiée et structurée des concepts, des idées, des constructions, des relations, des données statistiques, de l'anatomie etc. employé dans tous les aspects des activités...) en boîte représente la moyenne du groupe avec l'intervalle de confiance à 95% de cette moyenne.
© Nicolas Claidière

Ces résultats suggèrent une influence directe de la taille du groupe social sur la plasticité cérébrale au sein d'une même espèce de primates. Cette découverte renforce l'hypothèse du cerveau social selon laquelle l'évolution de la taille du cerveau des primates pourrait être liée à celle de la complexité de la vie sociale. Alors que d'autres facteurs comme le régime alimentaire peuvent certainement jouer aussi un rôle dans l'évolution du cerveau, la vie sociale en est un facteur essentiel.

Pour en savoir plus:
Baboons (Papio anubis) living in larger social groups have bigger brains.
Meguerditchian A, Marie D, Margiotoudi K, Roth M, Nazarian B, Anton JL & Claidière N.
Evolution and Human Behavior. 9 july 2020 https://doi.org/10.1016/j.evolhumbehav.2020.06.010

Laboratoire:
Laboratoire de Psychologie Cognitive (LPC) - (Univ. Aix-Marseille/CNRS)
3 place Victor Hugo, 13331, Marseille.
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