Plusieurs personnes m'ont demandé des renseignements sur la formation du cerveau chez l'embryon. Je vais donc vous donner quelques informations sur ce sujet.

          Pendant les quinze premiers jours de la gestation, l'ovule fécondée se multiplie, mais reste relativement indifférenciée. Entre les 7ème et 10ème jours, elle se fixe sur la paroi de l'utérus et continue à se développer ainsi que le placenta qui la nourrit.
          La troisième semaine de développement débute par une réorganisation cellulaire importante, des marqueurs chimiques d'origine génétique dirigeant une première différenciation en trois types de cellules qui vont conduire à la formation d'une part des poumons, des intestins et du foie, d'autre part  des os, des muscles, du système vasculaire, des reins et des organes reproducteur et enfin  “ l'ectoderme ” , qui donnera naissance à la peau et au systèmes nerveux central et périphérique.

          Durant cette troisième semaine on voit apparaître au milieu du foetus, ce qu'on appelle une plaque neurale, qui se “fend” dans le sens de la longueur et se ferme peu à peu. (figure 1), la tête se formant ensuite autour du haut de la plaque qui sera le cerveau, alors que le reste de la plaque donnera naissance au système nerveux périphérique. (figure 2).

          Au début de la quatrième semaine le haut de cette plaque se divise en cinq parties qui donneront peu à peu naissance aux diverses parties importantes du cerveau que j'ai décrites dans d'autres articles. (figure 3). Le cortex deviendra la couche extérieure du cerveau, qui pense, maîtrise le langage, perçoit et commande notre motricité. Le cerveau émotionnel sous-jacent régira sentiments et émotions, le thalamus coordonne nos sensations et perceptions, et le corps calleux fait communiquer les deux hémisphères droit et gauche.
    
          La photo (figure 4) montre l'extrémité supérieure d'un embryon de 4 semaines qui pèse environ 2 grammes et a quelques millimètres de large et 2 cm de long environ, et sur lequel on voit bien l'ébauche du cerveau et autour ce qui deviendra la tête

          Les premiers neurones se forment à la fin de la 4ème semaine. Dès le 33ème jour, on constate un développement différencié de la moelle épinière et du cerveau. Entre le 2ème et le 5ème mois, la formation des neurones atteint son maximum; elle s'achève quelques mois après la naissance. Par la suite nous ne fabriquerons plus de neurones, mais au contraire, nous en perdrons en vieillissant.
          Les centres du cerveau essentiels à la vie végétative se forment en premier
          La première ébauche du cortex apparaît après six semaines de gestation
          Il va peu à peu se former 100 milliards de neurones dans notre cerveau qui en moyenne vont avoir 10 000 connexions chacun, ce qui représente (10 puissance 15) synapses (les connexions entre axones et dendrites, à prédominance chimique) avec des densités jusqu'à 250 000 synapses par millimètre cube. C'est un énorme chiffre !
          Ce sont ces innombrables synapses et connexions qui sont la base du fonctionnement de notre cerveau, car tout ce qui est “pensée”, perception, réflexion, décision, mémoire, sentiments, se résume en des réseaux de connexions.

          La plupart des neurones vont migrer sur des distances appréciables à l'échelle de l'embryon, de quelques millimètres, pour atteindre la zone qui leur est dévolue où ils pourront se différencier et avoir une fonction déterminée. Ils font ce déplacement en “rampant” le long d'un réseau particulier de cellules de soutien, (comme sur une autoroute), guidés par des “marqueurs chimiques” que l'on appelle “facteurs de croissance”.
          Puis les axones vont “pousser” comme les bourgeons et les tiges d'une plante, et se diriger vers les “cibles” que sont les dendrites d'une certaine population de neurones nécessaires à la bonne marche de cette fonction. Les axones vont continuer à se diriger vers les dendrites cibles à quelques fractions de millimètre près, attirés ou repoussés par des "sémaphores" chimiques et aidés par un réseau de “cellules de soutien” et des "colles" temporaires“, puis il y a jonction avec une dendrite avec formation d'une synapse, grâce à "molécules de reconnaissance", et enfin un signal chimique d'arrêt de croissance des axones. Toutefois ces dernières jonctions se font de façon aléatoire.
          Les premiers contacts synaptiques simples apparaissent vers la dixième semaine mais ne sont vraiment généralisés qu'au cours du cinquième mois de gestation. Durant le septième mois, le développement synaptique se fait de manière extensive dans toutes les régions du cerveau. Les synapses continuent de se former à un taux très rapide après la naissance et atteignent leur densité maximale entre six et douze mois après la naissance.

          En fait le cerveau ne commence à fonctionner de façon encore très partielle qu'après 13 à 14 semaines; c'est la raison pour laquelle les limites de l'avortement légal ont été fixées à 12 semaines. Mais le cerveau ne sera capable d'entretenir la vie de l'embryon (notamment l'hypothalamus), qu'au de la de 4 mois de gestation. Le foetus ne sera viable que vers 5 mois, avec toutefois des probabilités non négligeables de dommages, en cas d'accouchement prématuré.

          Je vous ai donc décrit le plus simplement possible, un processus chimique très complexe de formation des réseaux de neurones et surtout de la croissance de leurs prolongements (axones) sous l'effet de marqueurs chimiques spécialisés. Ces marqueurs sont commandés par notre patrimoine génétique.
          Il y a donc une part d'hérédité dans la formation de notre cerveau, puisque nos gènes proviennent de nos parents, mais ce processus chimique d'expression des gènes a une certaine autonomie et donc il y a aussi une part d'influence génétique qui peut être autre que l'hérédité.
          Cette influence génétique donne naissance à des centres qui, bien qu'ayant la même fonction, ne sont pas identiques d'un individu à l'autre. Cela se traduit par des qualités et des déficiences différentes de fonctionnement et surtout par des possibilités différentes : c'est la partie génétique de nos “préférences cérébrales” dont je vous parle parfois.
          Mais un facteur supplémentaire d'incertitude intervient : les marqueurs chimiques amènent l'axone jusqu'à une très faible distance de sa cible (quelques centièmes de millimètre), c'est à dire dans une population de neurones ayant des fonctions précises,mais à partir de là, les connexions se font “au hasard” et donc sans contrôle génétique.
          C'est pour cela que les cerveaux de deux “vrais” jumeaux (monozygotes, c'est à dire issus de la même ovule), bien que très ressemblants, sont malgré tout  différents car les connexions ne sont pas identiques.
          Nos cerveaux sont donc tous différents, mais jusqu'à la naissance nous n'avons pas de pouvoir sur leur formation. C'est cela la partie innée. (dans laquelle il y a une parte héréditaire, une partie gébétique et une partie aléatoire).
          Mais après la naissance, notre action sur la formation de notre cerveau est immense.

          En effet pendant surtout les deux premières années de notre vie de bébé, mais encore par la suite, certaines connexions vont évoluer et pourront changer de destination jusqu'à l'âge adulte.
          Au départ nous avons un nombre de synapses très superflu pour un fonctionnement correct du cerveau. La façon dont nos allons utiliser notre cerveau va influer sur son contenu
          Les connexions les plus utilisées vont  se renforcer et les autres disparaître, façonnant ainsi des réseaux de neurones uniques à chaque individu. Il y aura même disparitions de certains neurones inutilisés
          En formant une multitude de synapses dans la phase précoce de son développement, le cerveau peut ensuite sélectionner les combinaisons qui fonctionnent le mieux pour perfectionner ses circuits.
          La phase d'élimination sélective des synapses débute quelques mois après la naissance  et va amener une diminution de 60 % des synapses lorsque le cerveau devient celui d'un adulte mature.
          En outre une gaine isolante de myéline se forme autour des nerfs et augmente considérablement la vitesse du signal d'influx nerveux et donc la vitesse de réacrion et le rendement du fonctionnement du cerveau. La myélinisation du cortex commence juste après la naissance et se poursuit jusqu'à environ 18 ans, bien que certaines régions du cerveau soient complètement myélinisées bien avant.

          Les neurones du cortex conservent aussi durant toute la vie une grande plasticité. car ils peuvent modifier l'intensité et la durabilité de connexions entre neurones en fonction de ce que nous apprenons à faire ou de ce que nous mémorisons. S'il n'en nétait pas ainsi, nous ne pourrions plus rien faire après 30 ans environ.
          Cette capacité de modifier l'efficacité des connexions synaptiques est beaucoup moins marquée dans les régions cérébrales plus primitives comme le le cerveau central, l'hypothalamus notamment et le tronc cérébral.

           Maintenant que nous avons vu les mécanismes généraux du contrôle de notre survie par notre cerveau, nous allons examiner succinctement le rôle des centres nerveux du cerveau central.
           Ce cerveau central est constitué essentiellement par deux ensembles de centres, représentés sur l'image ci dessous :
    - L'hypothalamus qui a un rôle extrèmement complexe et qui pourtant ne pèse que 4 grammes environ (ce qui représente tout de même 400 millions de neurones !). Il est vraiment au centre du cerveau.
    - Au dessous de lui, dans le prolongement de la moelle épinière, un ensemble : mésencéphale, tronc cérébral, bulbe rachidien.

          L'hypothalamus est relié à pratiquement toutes les autres zones du cerveau, et reçoit de plus, des messages nerveux en provenance des différentes régions de l'organisme (voir le schéma du précédent article sur le système nerveux végétatif).
         Grâce à la relation étroite qu'il possède avec l'ensemble du corps, l'hypothalamus contrôle les fonctions comme la quantité de lumière entrant dans nos yeux, la soif, la faim, la régulation de la température interne (par frissons et transpiration), les fonctions respiratoires et cardiaques (rythme cardiaque et constriction des vaisseaux sanguins), la digestion et les excrétions, les activités sexuelles.....
         Les connexions qui existent entre l'hypothalamus, le cortex cérébral (qui réfléchit et raisonne) et le cerveau émotionnel (les émotions pouvant agir sur le fonctionnement des différents viscères) permettent à l'hypotalamus d'influencer les parties du cerveau responsables des changements d'émotions et d'humeur.
        En fait il existe de très nombreuses connexions internes à l'hypothalamus et plusieurs centres collaborent souvent pour une même fonction. 
        Mais certains centres sont des “passages obligés” pour certaines fonctions que l'on a notées en bleu sur l'image, les flèches indiquant la partie de l'hypothalamus concernée.

        Le mésencéphale et  le tronc cérébral collaborent avec l'hypothalamus pour régler nos cycles de sommeil et d'éveil et pendant l'éveil ils collaborent avec le cerveau émotionnel et le cortex, pour maintenir notre attention et notre concentration.
        Le tronc cérébral comporte en particulier des groupes de neurones qui sont de vrais “oscillateurs” qui envoient dans les circuits du cerveau un signal nerveux de fréquence différente selon notre état : 40 hertz (impulsions par seconde) quand nous somme réveillés et attentifs, environ 9 hertz lorsque nous sommes en sommeil profond, et autour de 30 hertz quand nous sommes endormis mais que nous rêvons, et cela montre l'activité cérébrale importante proche de l'éveil qui existe lors d'un rêve.
        Ces signaux et des neurotransmetteurs appropriés maintiennent ainsi nos facultés en alerte lorsque nous sommes éveilles. Ce sont eux qui permettent au thalamus (qui fait partie du système émotionnel), de consulter 40 fois par seconde tous nos organes sensitifs, et de transmettre donc les informations de perception aux centres du cerveau capable de les interpréter.
        L'hypothalamus , le mésencéphale et le tronc cérébral collaborent pour créer ce que l'on appelle les “rythmes circadiens”, qui sont ceux de notre “horloge biologique interne”, et qui, lorsque nous n'avons pas l'alternance jours-nuits (par exemple dans une caverne), sont un peu supérieurs à 24 heures. Ce sont eux qui nous donnent ainsi faim, sommeil, à des heures régulières, ou nous permettent de dire approximativement l'heure sans consulter notre montre.

        Enfin l'hypothalamus commande directement une glande “endocrine” l'hypophyse, laquelle est le chef d'orchestre de toutes les autres glandes endocrines.
 car elle sert d'agent de liaison entre le système nerveux et le système hormonal.     
        Les glandes endocrines contrôlent les fonctions de l'organisme par l'intermédiaire de substances chimiques appelées hormones, qui sont libérées dans la circulation générale. Les hormones agissent comme des messagers chimiques qui voyagent dans tout le corps grâce à la circulation sanguine. 
        Les différents organes du système endocrinien sont situés dans des régions parfois très éloignées de l'organisme. L'hypophyse est dans la boîte crânienne, la thyroïde dans le cou, le thymus dans le thorax, les glandes surrénales et le pancréas dans l'abdomen, les ovaires et les testicules dans le bassin. Les hormones qu'elles libèrent régulent les pulsions et émotions fondamentales, comme les pulsions sexuelles, la violence, la colère, la peur, la joie le chagrin et le stress. Elles stimulent également la croissance et l'identité sexuelle, contrôlent la température corporelle, contribuent à la réparation des tissus lésés et aident à générer de l'énergie. 
        L'hypophyse produit plusieurs hormones qui servent à réguler les autres glandes endocrines, mais aussi la rétention d'eau par les reins. Une autre déclenche les contractions de l'utérus pendant l'accouchement, et stimule ensuite la production de lait par les glandes mammaires. L'une des hormones pituitaires les plus importantes est l'hormone de croissance, qui contrôle la croissance des jeunes organismes.
        L'hypophyse fait enfin produire par les glandes surrénales le cortisol qui est une hormone stéroïde, libérée dans l'organisme en réponse à un stress physique ou psychologique. La sécrétion de cortisol déclenche divers processus générateurs d'énergie qui ont pour but de fournir au cerveau un apport en énergie suffisant pour préparer la personne à faire face aux agents de stress et à ses causes. 
        Outre cette fonction d'hormone " du stress ", le cortisol joue un rôle déterminant dans la presque totalité des systèmes physiologiques, intervenant notamment dans la régulation de la tension artérielle, de la fonction cardio vasculaire, du métabolisme des sucres et graisses et de la fonction immunitaire.

        On voit donc que l'hypothalamus est le centre de notre cerveau qui régule notre vie physiologique, à la fois sur le plan nerveux et chimique, tandis que le bulbe et le tronc cérébral sont les métronomes du temps biologique, du sommeil et de l'éveil, et du rythme de nos sensations.

           Nous avons vu, il y a quelques jours, comment se formait notre cerveau.
           J'ai dit, qu'en naissant, notre cerveau était seulement capable d'assurer notre maintien en vie, et de commencer à recevoir des sensations : images, sons, odeurs, goût, toucher. Mais par contre nous avons un énorme potentiel de développement et d'apprentissage, en fonction de l'éducation et de l'instruction que nous recevrons.
           Je voudrais parler aujourd'hui et demain, de la partie de notre cerveau qui nous maintient en vie : c'est  le “cerveau central”,  dont le fonctionnement est autonome, indépendant de notre volonté et la plupart du temps inconscient. 
           Ce sont les couches les plus profondes de notre cerveau, sous le “cortex” qui est la couche superficielle et sous le “cerveau émotionnel” qui est une couche médiane.
           Il est constitué de  plusieurs centres, dont  l'hypothalamus, que je décrirai demain et qui apparaissent sur la schéma ci dessous et qui fonctionnent à notre insu, de façon tout à fait inconsciente et dont nous ne prenons conscience que parce que, communiquant avec notre cerveau émotionnel et notre cortex, ce cerveau central influe aussi indirectement sur nos émotions et sur nos pensées rationnelles et nos perceptions.
          Il est prolongé (en se dirigeant vers la colonne vertébrale) par le “tronc cérébral” et le “bulbe rachidien” qui le complètent, 

             Sur le schéma apparait le cervelet qui ne fait pas partie du cerveau central, mais qui est le dépositaire de tous nos processus automatique d'action : tenir en équilibre, marcher, sauter, skier, jouer du piano, faire du vélo, conduire une voiture, jouer au tennis ...

          Le cerveau central recueille des informations et agit sur le corps humain par deux grands systèmes nerveux autonomes (ou végétatifs), qui sont représentés sur l'image : le système orthosympathique qui “provoque ou accélère” et le système parasympathique, qui “ralentit ou inhibe”.
          Ainsi le cerveau central contrôle la quantité de lumière entrant dans notre oeil, notre salivation, notre sudation, l'air entrant dans nos bronches et le rythme de respiration, le rythme cardiaque et la tension artérielle, notre digestion, la production de glucose par le foie qui va alimenter nos muscles, le fonctionnement de notre intestin, les sécrétions de nos reins, via la vessie, et le fonctionnement de nos organes sexuels.

    Notre corps est en effet à la fois en perpétuel déséquilibre et dans un délicat équilibre permanent.
    Déséquilibre parce que l'environnement extérieur le perturbe, qu'il perd des calories (ou qu'au contraire il a trop chaud), alors que la biochimie du corps humain ne fonctionne correctement qu'à une température autour de 37 degrés C, qu'il lui faut fournir un effort et donc s'alimenter en nourriture et en eau, que nos cellules (notamment du cerveau) ont besoin d'un minimum d'oxygène et nos muscles de glucose, que de nombreuses concentrations en sels minéraux peuvent diminuer et celles en éléments toxiques devenir trop élevées, et parce que notre “machine” peut s'emballer ou se ralentir sous le coup des émotions.
    Equilibre parce que le cerveau central mesure tous les paramètres nécessaires et agit grâce aux deux système nerveux sur tous les organes et va ainsi rétablir tout équilibre perturbé : cela s'appelle “l'homéostasie”.
    Par exemple, il va accélerer la respiration, dilater les vaisseaux sanguins et nous faire boire et transpirer si nous avons trop chaud, et, si nous avons trop froid, il va rétrécir nos vaisseaux sanguins, contrôler le métabolisme des graisses,  et donner du glucose à nos muscles (qui fournissent 20% de travail et 80% de chaleur!) et déclencher le cas échéant des frissons (squelette + muscles).

    Un autre mécanisme d'action de notre cerveau central se fait par une glande qu'il contrôle par une innervation directe : l'hypophyse (que les médecins de Molière appelait la glande pituitaire!)
    Cette glande, incluse en quelque sorte dans le cerveau, fabrique à sa demande des hormones contrôlant directement certains phénomènes (par exemple les hormones de croissance, ou celles qui vont agir sur la pression sanguine ou l'absorption d'eau par les reins) et surtout des “pré-hormones” qui sont envoyées aux autres glandes du corps et les stimulent pour leur faire produire leurs propres hormones (principalement la thyroïde, les glandes surrénales, le pancréas, les glandes sexuelles, les muqueuses de l'estomac te de l'intestin).

    En résumé notre cerveau central (qui existe aussi et est assez voisin du nôtre chez les animaux, notamment mammifères), est le régulateur du fonctionnement de notre corps. Son action est essentielle et pratiquement inconsciente, et des lésions importantes de cette partie du cerveau entraînent en général la mort.

    Le cerveau central a également une action importante sur certains de nos comportements, d'une part parce qu'il est l'intermédiaire obligé du cortex et du cerveau émotionnel pour donner certains ordres à nos organes, et il peut donc perturber ces ordres, et d'autre part parce qu'il transmet des renseignement sur l'état de notre corps et que ces informations entrainent des attitudes psychologiques et des actions.