Cortex cérébral - Définition et Explications

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Introduction

Localisation du cortex cérébral.

Le cortex cérébral (ou écorce cérébrale) d'origine prosencéphalique, désigne la substance grise périphérique des hémisphères cérébraux. Il se compose de trois (archi- et paléo-cortex) à six couches (néocortex) renfermant différentes classes de neurones, d'interneurones et de cellules gliales. Le cortex (En biologie, le cortex (mot latin signifiant écorce) désigne la couche superficielle ou périphérique d'un tissu organique.) peut être segmenté en différentes aires (Aires (en espagnol, les airs) est une compagnie aérienne intérieure de Colombie.) selon des critères architectoniques (nombre de couche, type de neurones), de leur connexions, notamment avec le thalamus, et de leur fonction.

Il existe également un cortex cérébelleux à trois couches.

Histoire de l'étude du cortex

Antiquité et Moyen Âge

Pendant la haute Antiquité, le cerveau (Le cerveau est le principal organe du système nerveux central des animaux. Le cerveau traite les informations en provenance des sens, contrôle de nombreuses fonctions du corps, dont la motricité volontaire, et constitue le siège...) était considéré comme d'importance mineure dans le corps humain (Le corps humain est la structure physique d'une personne.). Les égyptiens ne se préoccupaient pas de conserver cet organe (Un organe est un ensemble de tissus concourant à la réalisation d'une fonction physiologique. Certains organes assurent simultanément plusieurs...) dans le processus de momification, néanmoins le papyrus Edwin Smith détaille des cas de traumatismes crâniens et médullaires et leurs conséquences. Le siège des pensées et des émotions était situé dans le cœur, croyance qui se retrouve aujourd'hui dans un certain nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) d'expressions ou de symboles. C'est au Ve siècle avec les dissections d'Alcmaéon que le siège de la vision est localisé dans le cerveau. Par la suite Démocrite (Démocrite d’Abdère (en grec Δημόκριτος / Dêmókritos), né en 460 av. J.-C. à...) imagina l'âme sous forme de particules dispersées dans tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) le corps, mais avec une forte concentration dans le cerveau. Aristote (Aristote (en grec ancien Ἀριστοτέλης / Aristotélês) est un philosophe...) et Platon (Platon (en grec ancien Πλάτων / Plátôn), Athènes, 428 - 427 av. J.-C., 347 - 346 av. J.-C., est un philosophe grec, contemporain de la...) donnèrent au cerveau un rôle dans la pensée, les émotions et les sensations, à égalité avec le cœur.

Le moment exact où le cortex fut connu des antiques est indéterminé, mais Galien, grand médecin (Un médecin est un professionnel de la santé titulaire d'un diplôme de docteur en médecine. Il est chargé de soigner les maladies, pathologies, et blessures de ses patients. Son...) du Ier siècle le connaissait. Il considérait cependant sous l'influence d'Hérophile que le siège de la pensée était localisé dans les ventricules cérébraux, les substances blanche et grise n'étant qu'un feutrage destiné à protéger ces dernières. Cette idée perdura pendant tout le Moyen Âge. Sous l'influence de la pensée arabe, mais sans que l'on puisse attribuer ceci à un auteur précis, peu à peu, l'idée se fit que le cortex cérébral (Le cortex cérébral (ou écorce cérébrale) d'origine prosencéphalique, désigne la substance grise périphérique des hémisphères...) était à l'origine des fonctions cognitives évoluées des mammifères.

La renaissance et l'époque moderne

Les connaissances sur le cortex ont très peu évoluées jusqu'à la Renaissance par manque d'un outil (Un outil est un objet finalisé utilisé par un être vivant dans le but d'augmenter son efficacité naturelle dans l'action. Cette augmentation se traduit par la simplification des actions entreprises, par une plus grande...) d'exploration (L'exploration est le fait de chercher avec l'intention de découvrir quelque chose d'inconnu.) efficace. Puis le microscope fut ébauché par les frères Janssen, des lunetiers hollandais en 1590 et devint pleinement fonctionnel moins d'un siècle (Un siècle est maintenant une période de cent années. Le mot vient du latin saeculum, i, qui signifiait race, génération. Il a ensuite indiqué la durée d'une génération...) plus tard grâce à Antoni van Leeuwenhoek (Antoine van Leeuwenhoek (ou Antoni ou Anthonie) (24 octobre 1632, Delft – 27 août 1723, Delft) est un commerçant et savant néerlandais.). À cette époque, les moyens techniques étaient limités, mais les connaissances l'étaient encore plus. Il suffisait de pointer son microscope n'importe où pour faire des découvertes exceptionnelles. C'est ce que fit Malpighi dans les années 1660. Il décrivit la première cellule du cortex. Mais les progrès restaient lents, car les cellules cérébrales sont très denses et difficiles à différencier par les colorations traditionnelles. Malgré ces difficultés, le Russe Vladimir Alexeïevitch Betz parvint en 1874 à identifier les cellules pyramidales. C'est de Camillo Golgi que vint la solution, en 1873, quand il mit au point (Graphie) une coloration aux sels argentiques (la reazione nera) qui ne marquait que quelques cellules dans l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme un tout », comme l'énonçait...) du tissu. Celles-ci apparaissaient donc pleinement différenciées de leurs voisines, avec toute leur arborescence bien visible. Toutefois, ce n'est pas lui, mais un contemporain, Santiago Ramón y Cajal qui se lancera dans l'exploration physiologique du cortex. Utilisant la technique de son confrère, il décrira les types cellulaires et l'organisation (Une organisation est) en six couches du néocortex. Les deux savants s'opposèrent longtemps, Golgi soutenant la théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer, examiner ». Dans le langage courant, une théorie est une idée ou une connaissance spéculative, souvent basée sur...) réticulaire (les neurones constituent un syncytium) du système nerveux (Le système nerveux est un système en réseau formé des organes des sens, des nerfs, de l'encéphale, de la moelle épinière, etc. Il coordonne les mouvements musculaires,...), alors que Ramón y Cajal était un partisan de la théorie neuronale (les neurones sont des cellules indépendantes connectées entre elles par des synapses). Finalement, Golgi adopta les idées de Ramon y Cajal vers 1900et ils reçurent conjointement le prix Nobel en 1906 pour leurs travaux histologiques sur le système nerveux. La théorie neuronale fut finalement confirmée au XXe siècle grâce au microscope électronique (Un microscope électronique est un type de microscope qui utilise un faisceau de particules d'électrons pour illuminer un échantillon et en...).

Parallèlement aux études histologiques, furent menées des analyses fonctionnelles. À l'époque, la seule méthode était l'étude des conséquences d'une lésion du cortex cérébral sur les performances cognitives humaines. Les égyptiens avaient déjà constaté que des traumatismes crâniens pouvaient entraîner des problèmes visuels. C'est Paul Broca, qui étudiant un patient (Dans le domaine de la médecine, le terme patient désigne couramment une personne recevant une attention médicale ou à qui est prodigué un soin.) aphasique, mettra en évidence le lien entre une lésion corticale et un déficit cognitif. Par la suite, la fonction de nombreuses zones cérébrales fut identifiée et à l'aube du XXe siècle, la localisation des aires visuelles, auditives, somatosensorielles et motrices était connue. À côté des lésions naturelles, les neurobiologistes étudièrent les effets des lésions provoquées, généralement dans un but prétendument thérapeutique : la principale étant la lobotomie. Une grande vague (Une vague est un mouvement oscillatoire de la surface d'un océan, d'une mer ou d'un lac. Les vagues sont générées par le vent et ont une amplitude crête-à-crête allant de quelques centimètres à 34 m (112...) de lobotomie, évoquée dans le film vol au-dessus d'un nid de coucou, qui déclinera à partir de 1950 (date de son interdiction en URSS) permit une meilleure connaissance du système nerveux, mais à un coût humain désastreux. Cette technique est aujourd'hui interdite en France, mais continue à être appliquée aux USA, en Europe (L’Europe est une région terrestre qui peut être considérée comme un continent à part entière, mais aussi comme l’extrémité occidentale du continent...) du Nord (Le nord est un point cardinal, opposé au sud.), en Inde et quelques autres pays (Pays vient du latin pagus qui désignait une subdivision territoriale et tribale d'étendue restreinte (de l'ordre de quelques centaines de km²), subdivision de la civitas gallo-romaine. Comme la civitas qui subsiste le...) dans des cas extrêmes.

L'exploration fonctionnelle (En mathématiques, le terme fonctionnelle se réfère à certaines fonctions. Initialement, le terme désignait les fonctions qui en prennent d'autres en argument. Aujourd'hui, le terme a été...) par l'imagerie (L’imagerie consiste d'abord en la fabrication et le commerce des images physiques qui représentent des êtres ou des choses. La fabrication se faisait jadis soit à la main, soit...) cérébrale

En 1875, un médecin anglais, Richard Caton, est le premier à mesurer l'activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) neuroélectrique du cortex cérébral en plaçant l'électrode d'un galvanomètre (Un galvanomètre est l'un des modèles d'ampèremètre de type analogique. L'appareil est muni d'une aiguille permettant de visualiser la mesure. L'aiguille est...) directement en contact avec la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière...) du cerveau d'animaux craniotomisés. Il montre ainsi que l'activité fonctionnelle (par exemple la vision) correspond à l'apparition d'une polarisation ( la polarisation des ondes électromagnétiques ; la polarisation dûe aux moments dipolaires dans les matériaux diélectriques ; En électronique, la...) négative dans une zone circonscrite du cortex cérébral.

Premier tracé EEG de 1924

L'enregistrement de l'activité neuroélectrique chez l'être humain débutera avec l'apparition de l'électro-encéphalographie (EEG) mise au point par Hans Berger (Un berger (une bergère) est une personne chargée de guider et de prendre soin des troupeaux de moutons (quand il n'y a pas de complément de nom, il s'agit toujours de troupeaux de moutons), ou par extension de bétail (ex :...) au cours des années 1920. Cette technique permet pour la première fois d'étudier les corrélats neurophysiologiques des activités cognitives en temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) réel avec une excellente résolution temporelle de l'ordre de la milliseconde. Cet examen reste incontournable pour le diagnostic (Le diagnostic (du grec δι?γνωση, diágnosi, à partir de δια-, dia-, „par, à travers, séparation, distinction“ et γν?ση, gnósi, „la...) et la classification des épilepsies.

IRM cérébrale

C'est dans la seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La...) moitié du XXe siècle que se situe une grande révolution dans l'étude du cortex cérébral, avec la mise au point de méthodes d'imagerie cérébrale non invasives. Le médecin peut voir le cerveau fonctionner sans ouvrir le crâne (Le crâne est une structure osseuse ou cartilagineuse de la tête, caractéristique des crâniates (dont font partie les vertébrés). Le rôle principal du crâne est de protéger le système nerveux...). Jusque-là, les radiographies standards ne donnaient que des images inexploitables (le cerveau n'étant pas radio-opaque) et l'angiographie cérébrale ne permettait de voir que les axes vasculaires cérébraux. « Grâce à l’introduction des techniques de neuro-imagerie, le niveau molaire de description a pu se substituer au niveau moléculaire dominant. »

Ce fut d'abord le scanner (Un scanneur, ou numériseur à balayage est l'équivalent du terme anglais scanner, qui vient du verbe anglais to scan, signifiant « balayer » dans le sens de...) qui permit de visualiser, pour la première fois le cerveau et les zones corticales avec une précision remarquable, puis la résonance magnétique nucléaire (La résonance magnétique nucléaire (RMN), aussi dénommée par son application la plus connue l'imagerie par résonance magnétique...) (IRM) a considérablement modifié, à son tour, l'étude iconographique des structures corticales.

En 1938, le principe de 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...) magnétique nucléaire (Le terme d'énergie nucléaire recouvre deux sens selon le contexte :) est découvert par Isidor Isaac (ISAAC est un algorithme capable de générer des nombres pseudo-aléatoires, tombé dans le domaine public en 1996. Son auteur, Bob Jenkins, l'a conçu de manière à ce qu'il soit assez sûr pour être utilisé en cryptographie. Cet...) Rabi. Cette découverte aboutira, en 1973, à la mise au point de ce qui allait devenir l'imagerie par résonance magnétique ou IRM, simultanément par Paul Lauterbur et Peter Mansfield qui reçurent conjointement un prix Nobel (Prix Nobel de physiologie (La physiologie (du grec φύσις, phusis, la nature, et λόγος, logos, l'étude, la science) étudie le rôle, le fonctionnement...) ou médecine) en 2003.

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