Le premier du mois on prends de bonnes résolutions ! mais lesquelles : il faut se creuser la tête !
      Je me suis alors rappelé le numéro spécial de mars de « Cerveau et Psycho », qui donne :
                      Dix clés pour améliorer son cerveau
      Alors j’ai lu les articles et je me suis dit que cela pourrait intéresser mes lectrices et lecteurs. Mais 10 articles sur des sujets voisins c’est trop long, alors je les espacerai.

    Voici ces dix actions :
             - Augmenter sa concentration,
             - Réguler ses émotions,
             - Développer sa mémoire,
             - Déployer son intelligence,
             - Libérer sa créativité,
              - Cultiver son empathie,
              - Renforcer sa motivation,
              - Affuter son esprit critique,
              - Alimenter son cerveau
               - Combattre le déclin cognitif.

      Vaste programme 

mais il ne s’agit pas de devenir un génie, mais simplement de mieux savoir comment fonctionne notre cerveau et comment on peut mieux utiliser ses capacités et quel « ressort » activer au bon moment.  
       Ce sera donc relativement simple et pratique.

      Mais j’ai trouvé aussi dix autres conseils avec le même titre sur « Passeport Santé ». Evidemment l’objectif est différent. Les voici :
             - Cultivez vos centres d’intérêts,
             - Mangez sainement,
             - Soignez-vous !
             - Oubliez le stress,
             - Tissez des liens sociaux,
             - Bougez,
              - Prenez soin de vos intestins,
              - Oubliez les somnifères
              - Faites des exercices                        
              - Profitez de la vie !

    Je vous avais expliqué dans un  article du 12 janvier 2022 ce qu’était l’Imagerie par résonance magnétique.
    Un énorme aimant produit un champ magnétique intense, qui aligne les moments magnétiques élémentaires des noyaux atomiques des atomes des molécules. On applique alors un champ de radiofréquence qui perturbe cet alignement, et cela engendre un signal électromagnétique lors du retour à la position initiale.
    L'IRM consiste à localiser I'origine de ce signal de résonance magnétique nucléaire.
    Elle permet par un traitement informatique d’obtenir des images en 3D, des organes renfermant beaucoup d’hydrogène et donc des tissus. C’est ainsi qu’on peut mettre en évidence des tumeurs (qui n’ont pas la même composition que leur environnement), des hernies notamment de la colonne vertébrale….
   
    L’IRM est beaucoup utilisée pour l’étude du cerveau, d’abord au plan structurel, car elle permet d'obtenir en quelques minutes, grâce à l’informatique, une image tridimensionnelle du cerveau avec un contraste important entre substance grise (contenant les corps cellulaires des neurones), et la substance blanche, (formée des dendrites et axones myélinisés).
    Elle permet aussi de mettre en évidence les parties actives du cerveau qui consomment de l’oxygène, le contraste de l’hémoglobine qui transporte l’oxygène dans le sang, étant plus important sur les lieux d’activité cérébrale. On l’appelle alors «IRM fonctionnelle», (IRMf).

           Dans Ie tissu cérébral, le mouvement des molécules d'eau est aléatoire, mais est perturbé par les membranes des cellules et des axones.
           L’'imagerie par résonance magnétique du processus de diffusion de l'eau dans le cerveau (IRM de diffusion) permet de voir in vivo, l'organisation des fibres d'axones myélinisés - les prolongements des neurones - qui se regroupent en faisceaux et forment des autoroutes « véhiculant » l’information d'une région cérébrale à une autre.(cf la photo ci-contre).  
          La résolution est d’une dizaine de microns. Des logiciels s’efforcent de rapprocher ces images d’IRM dif, de celles d’IRMf, afin de comprendre à la fois, structure et fonctionnement.
De plus, il est apparu que la propagation du signal électrique le long des axones perturbait le mouvement des molécules d’eau, et l’IRM dif est un outil de plus en plus utilisé.
    Actuellement, les neuroscientifiques disposent de scanners avec des aimant de plus en plus puissants et la résolution de ces machines est de l’ordre de 20 microns.
   
    Mais d’autres techniques sont également utilisées pour connaître l’anatomie du cerveau : par exemple, les chercheurs ont utilisé le cerveau d'une femme de 65 ans conservé dans un bloc de paraffine qu'ils ont découpé en 7400 tranches d'une épaisseur de 20 microns avec un microtome - !photo ci dessous), et chacune de ces coupes a été photographiée en haute définition (13.000 pixels sur 11.000 pixels).


    Le problème consistait ensuite à assembler les 7400 images pour obtenir un volume 3D représentatif, alors que les coupes présentaient de légères déformations qu'il fallait corriger. Une IRM, effectuée avant la découpe, a servi de référence pour corriger ces anomalies et assembler les images.
    Cette cartographie informatique n’occupe pas plus qu’un disque dur de sauvegarde courant (1000 Go) et la résolution obtenue est suffisante pour distinguer de petits paquets de neurones et visualiser de très fins plis et replis dans la matière cérébrale.
    Les chercheurs ont répété cette numérisation pour d'autres cerveaux afin d'évaluer la variabilité entre les individus.
    Pour différencier individuellement les 100 milliards de neurones du cerveau, il faudra néanmoins encore améliorer par un facteur 20 la résolution afin d'atteindre le micron (0,001 mm). Le volume de données correspondant sera alors beaucoup plus important 20 millions de Gigaoctets.
    On a donc des progrès substanciels à faire en matière de microtome, d’IRM et de capacité de disque dur pour arriver à ce résultat.

    Un projet plus ambitieux est le « Human Brain Project » (HBP), est un projet scientifique d'envergure qui visait, entre 2010 et 2024 à simuler le fonctionnement du cerveau humain grâce à un superordinateur, et dont les résultats avaient pour but de développer de nouvelles thérapies médicales plus efficaces sur les maladies neurologiques.
    Mais ce projet a été très contesté car d’une part, on n’est pas sûr de pouvoir simuler par des algorithmes, ce fonctionnement, à la fois électrique et chimique, auquel participent neurones et cellules gliales, et d’autre part, il faudrait un ordinateur superpuissant, capable de réaliser 10 puissance 18, opérations par seconde, et d'autre part car il mobilise une grande partie des fonds de recherche des neurosciences, ce qui fragilise certains laboratoires de recherche.
     Le programme de recherche a été réorienté en 2013 et le HBP  a été l'un des plus grands projets de recherche jamais soutenus par l'Union européenne, avec plus de 600 millions d'euros de financement de l'UE au cours de la dernière décennie.Il implique plus de 500 scientifiques et ingénieurs dans plus de 150 universités, hôpitaux universitaires et centres de recherche à travers l'Europe.
     Un point des recherches a été faite dans un congrès tenu à Marseille du 28 au 31 mars 2023.  Le Human Brain Project s'est concentré sur trois domaines scientifiques principaux - les réseaux cérébraux, leur rôle dans la conscience et les réseaux de neurones artificiels - ainsi que sur l'expansion de l'infrastructure de recherche EBRAINS et de ses outils et services.
    Le HBP a été un pionnier dans l'utilisation du big data et du supercalcul pour simuler des fonctions complexes du cerveau, tout en les comparant aux dernières théories des neurosciences. Aujourd'hui, le HBP construit le premier jumeau numérique du cerveau humain et a apporté des contributions majeures à notre compréhension du fonctionnement du cerveau.
    Il  a livré l'atlas le plus détaillé à ce jour du cerveau humain, contribué à mesurer la conscience, avancé la connaissance des mécanismes neuronaux sous-jacents à la vision ainsi qu'à la mémoire, amélioré la chirurgie de l'épilepsie avec des modèles cérébraux numériques, développé un implant cérébral pour aider les aveugles à voir, ainsi que des technologies neuro-dérivées pour rendre les machines plus intelligentes, permettant des expériences virtuelles.

    On trouve souvent des articles de journalistes, tantôt machos, tantôt féministes, sur le différence entre le cerveau des femmes et celui des hommes, avec évidemment un certain nombre d’inexactitudes visant à favoriser l’un ou l’autre sexe.
    En fait jusqu’à présent on n’avait pas trouvé grand chose de différent.
    Mais l’étude est difficile. Les mesures de l'activité cérébrale réalisées à l’aide de techniques d'imagerie ne montrent que les régions cérébrales qui ont la plus forte activation pour une tâche donnée et non les détails concernant de petits groupes de neurones.
    On sait par exemple que les divers centres du cerveau émotionnel sont en général impliqués dans tout ce qui est sentiment et émotions, mais ils participent aussi aux réflexions rationnelles; le chef d’orchestre de nos pensées, le cerveau préfrontal voit sa partie dans l’hémisphère droit plus fortement impliqué dons les réactions émotionnelles, alors que son homologue gauche est surtout impliqué dans la réflexion logique, l’organisation de nos pensées et de nos tâches, la planification, la décision et l’action.
     Les centres du langage sont localisés dons l'hémisphère gauche, mais l’hémisphère droit évalue l’aspect émotionnel d’une phrase.
    Parler d'hémisphère « émotionnel globalisant » droit par opposition à l'hémisphère « logique analytique » gauche ne correspond pas à la réalité, car les hémisphères gauche et droit travaillent en permanence ensemble et se complètent.
    Les différences physiologiques et psychologiques entre les hommes et les femmes doivent être analysées avec la même prudence.
   
    La seule partie vraiment différente est une toute petite partie du cerveau central qui régule notre vie, dans l’hypothalamus : c’est un petit centre de l’hypothalamus qui gère notre sexualité, et gère notamment l’hypophyse, qui donne des ordres chimiques aux autres glandes et notamment contrôle les sécrétions hormonales.
    Il est donc normal que cette partie soit différente en fonction du sexe, puisque les hormones concernées le sont aussi.
    Chez une partie des hommes homosexuels, ce centre de l’hypothalamus ressemblerait plus à la version féminine qu’à la version masculine, ce qui pourrait peut être expliquer en partie leur orientation.

    Les deux hémisphères du cerveau travaillent toujours ensemble, mais suivant les tâches, l’un peut avoir la priorité sur l’autre ; certains traitements se font plus particulièrement dans un hémisphère sans doute pour permettre des liaisons plus rapides entre neurones. Il semble que la prééminence d’un hémisphère sur l’autre lors d’une tâche particulière proviendrait d’une inhibition partielle d’un hémisphère par l’autre, via le corps calleux, qui est le faisceaux d’axones (200 à 800 millions) reliant les deux hémisphères.
            Mais chose curieuse, la pensée ayant chez l’être humain, pour support le langage, qui est surtout généré par l’hémisphère gauche, alors que les représentations spatiales et certaines représentations émotionnelles sont plutôt ressenties par le cerveau droit, il semblerait que le cortex préfrontal imposerait la version du cerveau gauche, en cas d’incohérence et de désaccord entre les deux hémisphères.

    Certains tests ont donné des résultats assez étonnants, mais toutefois peu précis.
    Il semblerait que, pour les femmes, l’inhibition du cerveau droit par le gauche, est maximale pendant la période menstruelle où les taux d’hormones sont faibles, diminue ensuite pendant la période de production d’estradiol et est minimale au moment de l’ovulation, et augmente à nouveau avec la période progestative.
            On constate en effet que pendant la période d’ovulation, les femmes résolvent mieux les problèmes (coordination plus grande entre les hémisphères qui s’associent et se partagent les tâches), mais le font plus lentement (échanges plus longs que dans une latéralisation plus poussée). Mais en fait il s’agit de tests simples expérimentaux et pas des tâches complexes de la vie quotidienne, et il serait faux de généraliser ces résultats.
    Les hormones ont d’ailleurs une importance qu’on ne soupçonne pas sur les différences de comportement entre hommes et femmes.
            Par exemple, après un stress les hommes sont plus agressifs et prennent plus de risques. Le stress a provoqué la production de cortisol, d’adrénaline, mais aussi de testostérone.
            Au contraire, chez les femmes, s’il y a aussi production de cortisol (l’hormone du stress) et d’adrénaline, par contre c’est l’ocytocine qui est sécrétée (c’est une des hormones du lien social et de l’attachement), et elles prennent davantage de précautions et moins de risques
   
    Les différences psychologiques entre les hommes et les femmes doivent être analysées avec la même prudence. Dons certains tests d'évaluation de l'intelligence, les hommes obtiennent statistiquement de meilleurs résultats que les femmes pour des problèmes de constructions spatiales, alors que les femmes réussissent souvent mieux dons l’expression liée au langage et les interprétations liées aux expressions des visages.
            Mais ces différences sont faibles, plus marquées chez les jeunes, et les différences entre deux personnes du même sexe sont souvent plus grandes que celles entre personnes de sexes différents.
            Les statistiques permettent de calculer des moyennes et des écarts types sur une nombreuse population, mais elles ne rendent pas compte des valeurs et des différences individuelles sur un petit nombre de personnes particulières.

    Une étude a essayé d’expliquer en partie ces résultats, menée sur les cerveaux de 428 hommes et 521 femmes, grâce à une technique spéciale d’imagerie cérébrale permettant de voir le « câblage » des neurones : la substance blanche composée des axones entourés de myéline pour en accélérer l’influx nerveux.
    Il semblerait que le cerveau masculin comporte plus de connexions à l’intérieur d’un même hémisphère alors que le cerveau des femmes comporterait davantage de connexions interhémisphères (leur corps calleux comprendrait davantage d’axones).
    Cela privilégierait donc chez les hommes les tâches qui s’effectuent uniquement dans un hémisphère et chez les femmes celles qui exigent une collaboration poussée entre les deux hémisphères.
    Mais il ne faut pas trop donner d’importance à cette différence et on ne sait pas, en particulier, si elle est innée ou acquise.

          J'ai lu un article assez impressionnant dans la revue "Cerveau et Psycho" de novembre 2021. des pensées et sensations jaillissaient de certaines zones de notre cerveau.

         Il arrive que soit à la suite d'accidents avec des traumatismes crâniens, soit de maladies telle que l'épilepsie ou d'une opération d'un cancer du cerveau, que les chirurgiens soient obligés de trépaner (faire une ouverture dans la boîte osseuse crânienne) et d'accéder à des parties du cerveau.
        Ils sont amenés à implanter de très fines aiguilles qui sont des électrodes et qui vont récolter des signaux, permettre de savoir si le groupe de neurone fonctionne normalement, notamment pour limiter au maximum les ablations que l'on doit réaliser pour éradiquer la maladie, afin de préserver le fonctionnement du cerveau. D'autres électrodes en forme de disques, sont implantées entre le cerveau et la "dure mère", membrane très résistante qui entoure le cerveau.
        Mais on peut aussi utiliser ces électrodes pour stimuler de petits groupes de neurones avec des impulsions électrique, et si le patient est volontaire et sous une simple anesthésie locale, on peut alors l'interroger sur ce qu'il ressent lors de ces sollicitations et comparer ces information à ce que l'on sait sur le fonctionnement de la région correspondante du cerveau.
       En juillet 2020, la revue Nature Human Behaviour a publié un ensemble de réactions de patients à ces sollicitations, figure que j'emprunte ci-dessous à la revue Cerveau et psycho.

Nota : vous pouvez sortir l'image du blog et l'agrandir pour pouvoir mieux lire.

          L'équipe de chercheurs de Standford a recueilli les impressions de 67 personnes atteintes d'épilepsie et a cartographié plus de 1500 sites du cerveau.
          Compte tenu de leur surface qui est importante (5 à 10 mm²), et de la nature des impulsions qu'elles délivrent, le nombre de neurones impacté est grand : quelques millions.
Pendant les réponses obtenues sont très localisées, et peuvent différer à 1mm près de distance.
         Bien entendu la nature des réponses est conforme aux zones connues du cerveau (par exemple l'excitation du cortex visuelle donne une réponse visuelle, celle des centres de commande motrice des réactions des membres, et il faut exciter le cortex préfrontal ou le cerveau émotionnel pour avoir de réactions de processus supérieurs de la pensée.
Toutes les électrodes n'ont pas donné de réaction : les deux tiers l'ont été dans les cortex sensoriels, mais seulement une sur cinq dans les zones de la pensée.
       Les stimuli du cortex visuel déclenche des réactions  telles que de brefs points ou éclairs lumineux, mais ils peuvent aussi voir des images bizarres, où, pour la zone de reconnaissance des visages et de l'écriture, des lettres, mais aussi des visages déformés.
On peut aussi déclencher des impressions de goût et d'odeurs.
       L'excitation des zones qui nous renseigne sur l'état de nos muscles fait par exemple ressentir des picotements, alors que celle des centres moteurs fait se déplacer un membre ou au contraire l'impression qu'il a bougé alors qu'il est resté immobile. L'excitation du centre qui commande les muscles de la parole peut bloquer celle-ci et perturber une phrase.
Les zones du toucher peuvent faire croire à des sensations de contact ou thermiques, voire de douleur.
       Quant aux actions sur le cortex préfrontal, on peut déclencher des impressions : émotions, se sentir bien ou mal...

       Il s'agit d'essais élémentaires pour le moment car on ne peut atteindre un groupe de neurones suffisamment petit. Mais on peut espérer que des progrès dans ce domaine permettront de mieux connaître les fonctions des diverses zones du cerveau et les connexions et interactions entre-elles.

.