Un essai de vulgarisation scientifique très accessible, pour comprendre le fonctionnement du cerveau et du cortex, notamment du cortex préfrontal, que l'auteur qualifie d'organe du discernement et de la liberté

Ce livre est entièrement consacré au cortex cérébral, et notamment au cortex préfrontal (véritable « star » de l’ouvrage !). Professeur de neurologie et spécialiste mondial du cerveau et de son fonctionnement, Richard Lévy a su, malgré la complexité du sujet, composer un essai de vulgarisation à la fois fouillé et (sous réserve de n’être pas rebuté par les termes scientifiques) très accessible au grand public. Avec une écriture simple, très imagée, émaillée d’anecdotes et non dénué d’humour, « Cortex » s’avère très différent du livre « Evolution du cerveau et création de la conscience » de John Eccles, prix Nobel de médecine (que j’avais lu il y a quelques années et présenté sur CL), où j’avais parfois dû m’accrocher pour ne pas décrocher... Au contraire d’Eccles, qui requérait du lecteur des connaissances de base en biologie, en chimie et même en physique, Lévy (qui ne cite jamais Eccles) a le souci d’accompagner son lecteur pas à pas et de ne pas l’égarer dans des descriptions trop pointues : la contrepartie est que l’ouvrage est bien moins ambitieux et m’a parfois laissé sur ma faim, car certaines problématiques sont survolées voire tout simplement omises. Par exemple : le rêve, l’inconscient (alors que le cortex préfrontal pourrait, dans sa description fonctionnelle, être assimilé - mais est-ce pertinent ? - au "surmoi" des autres cortex incarnant le "moi" et le "ça"), etc. ne sont pas évoqués et certaines observations d’analyse comparée avec le comportement animal m’ont parfois semblé trop superficielles (notamment par rapport à la profondeur d’analyse de Konrad Lorenz dans ses « trois essais sur le comportement animal et humain », que j’ai également présentés sur CL). Enfin, l’auteur ne tire pas toutes les conclusions de sa description du cerveau, dont l’organisation et le fonctionnement semblent accréditer l’hypothèse d’Alan Turing sur l’équivalence entre le cerveau et la machine, alors qu’Eccles tirait de ses travaux sur le cerveau une conclusion opposée, presque spiritualiste. J’aurais aussi aimé que l’auteur interroge la possibilité théorique de concevoir des systèmes d’IA atteignant la complexité du cortex préfrontal. J’aurais aussi aimé que l’auteur (qui ne cite jamais Lorenz) interroge davantage les racines de la singularité humaine. Le livre établit que la personnalité et la liberté s’incarnent « anatomiquement » dans le cortex préfrontal mais effleure les graves questions qu’il pose implicitement sur l’ipséité humaine, sur la société, sur l’éducation et sur la vieillesse, sur l’incapacité de certains individus à accéder au libre-arbitre ou à développer une capacité d’empathie. Même si le raisonnement était moralement discutable, Lorenz avait, sur la base d’un constat similaire, justifié la peine de mort pour certains individus qu’il assimilait à des « monstres » (ni animal ni homme) car dénués de toute humanité et inaptes à le devenir.

Le livre, constitué de 15 chapitres, présente – sans la détailler excessivement – l’anatomie du cerveau puis se concentre sur le fonctionnement du cortex préfrontal, que l’auteur définit comme l’organe de notre liberté. Je vous en présente ci-dessous une longue synthèse en 6 points, assez détaillée, mais qui ne reprend pas l'ordre du livre et n'a pas la prétention d'être exhaustive. A titre personnel, les points qui m'ont le plus marqué sont la mise en évidence de l'enracinement "biologique et anatomique" de nos facultés intellectuelles et émotionnelles les plus évoluées (le libre-arbitre, la conceptualisation, l'empathie, etc.) ainsi que la possibilité d'une pensée complexe sans le truchement du langage, alors que je croyais jusqu'à présent que le langage était nécessaire à l'élaboration de toute pensée complexe.

Anatomie et fonctionnement du cerveau
Le cerveau est scindé en deux hémisphères (droit / gauche), eux-mêmes divisés en 4 lobes (occipital / pariétal / temporal / frontal). Le cortex est l’écorce grisâtre (d’où le nom de matière grise) qui recouvre les hémisphères. Le cortex est en réalité le centre névralgique du cerveau, duquel partent et arrivent les informations. Sous le cortex, la matière blanche du cerveau est emplie d’axones, sortes de fibres nerveuses qui prolongent les neurones et les relient, en dessinant les voies de communication au sein du cerveau. Il existe plusieurs types de cortex : le plus ancien (« allocortex ») est lui-même composé de l’ « archicortex » et du « paléocortex », qu’on trouve chez les reptiles. Chez l’homme, l’hippocampe est un paléocortex. Le néocortex, le plus récemment apparu, s’est surtout développé chez les mammifères (chez l’homme, il représente 80 % des neurones du cerveau) : il est toujours constitué de 6 couches mais la constitution et l’organisation des couches varie selon les zones du cerveau. Dans le cortex préfrontal des primates (et uniquement des primates), la 4ème couche est plus épaisse et présente une consistance granulaire.

Le cortex préfrontal, qui occupe chez l’homme près du tiers du cortex (il déborde largement du front), conditionne nos comportements et notre personnalité : il constitue la clef des extraordinaires capacités cérébrales du cerveau humain dont la puissance supérieure réside, non pas dans un nombre de neurones plus important que chez les animaux, mais dans une connectivité très supérieure, qui permet de mettre en relation et de mobiliser simultanément ou séquentiellement toutes les régions du cerveau. L’auteur utilise une image très simple : celle de l’orchestre. Les régions du cerveau sont toutes des zones spécialisées, comme des solistes maîtrisant parfaitement un instrument, tandis que le cortex préfrontal n’a pas de talent propre mais mobilise les différentes zones du cerveau pour produire des effets cohérents, comme le chef d’orchestre - qui ne joue d'aucun instrument - dirige simultanément tous les musiciens pour produire une musique d’ensemble. Lorsque le cortex préfrontal est endommagé, il peut déclencher intempestivement des zones du cerveau ou au contraire complètement les oublier, ce qui va altérer le comportement harmonieux du cerveau et produire des effets plus ou moins indésirables, comme des comportements déments, des lubies obsessionnelles, une dégradation dramatique des capacités cognitives ou des attitudes socialement inacceptables…

La finalité du cerveau est de percevoir pour délibérer puis décider d’agir. La perception est faite de signaux transformés en impulsions électriques. Dans la vision, l’œil capte mais c’est le cortex qui voit. Le cortex cérébral qui reçoit l’information visuelle est le cortex visuel primaire, situé dans le lobe occipital (donc, paradoxalement, le cortex le plus éloigné de l’œil !) L’information, codée en signaux électriques, va cheminer de proche en proche dans plusieurs directions, bilatéralement et de l’arrière vers l’avant du cerveau, en étant traitée et analysée pour arriver au cortex préfrontal sous forme de données enrichies produites par différentes zones du cerveau. Pour identifier une chose dans notre champ de vision, les réponses aux questions « quoi ? » et « où ? » sont fournies par des canaux et des réseaux différents, qui fournissent des renseignements spécialisés (par exemple pour associer un signal visuel à un visage ou associer un signal visuel à des mots). La ligne du « quoi ? » (qui va de l’occiput vers les tempes) forme des objets visuels de plus en plus gros et complexes (elle permet par exemple d’identifier un éléphant à partir d’une trompe sortant de l’eau). La ligne du « où ? » (qui va de l’occiput vers le sommet du crâne et les lobes pariétaux) fournit des informations de distance, de localisation mais aussi de mise en cohérence (une destruction des lobes pariétaux conduit à une vision fragmentaire de l’espace, comme si le monde n’était qu’une accumulation de détails). Il existe aussi une ligne du « mouvement ». Ces trois canaux sont synchronisés via des nœuds de transit qui permettent des combinaisons d’information. Ce mécanisme, valable pour la vision, l’est aussi pour l’audition et les autres sens. Le cortex temporal, sorte d’immense hub qui agrège toutes les informations, joue un rôle essentiel de connexion des connaissances sémantiques organisant notre connaissance du monde. Ainsi, il faut imaginer le cerveau comme un gigantesque réseau de lignes et de stations, où tout dommage (dû à un choc ou une dégénérescence) peut perturber notre capacité à analyser et intégrer les informations et donc conduire à différentes formes de démence (comme, par exemple, la démence sémantique, quand une personne est capable de parler – elle maîtrise la grammaire – mais n’est plus capable de mettre en relation un mot et une image, conduisant à des discours totalement incohérents et une incapacité de représentation).

Le cortex préfrontal, agissant en chef d’orchestre, est l’organe du « contrôle cognitif ». Il recueille des informations de différentes natures transmises par différentes sources :
- les cortex postérieurs (qui lui transmettent des signaux sur l’environnement et le monde extérieur),
- le système végétatif (formé du système nerveux [moelle épinière, hypothalamus, etc.] des mécanismes fondamentaux de survie : rythme cardiaque, digestion, sudation, etc.)
- le système limbique (formé par les zones du cerveau régulant les états affectifs, les états d’humeur, etc.).
Le cortex préfrontal puise également dans la mémoire épisodique, grâce à un réseau cérébral qui bâtit nos souvenirs personnels en procédant à plusieurs opérations successives : encodage (= traduction d’évènements vécus en signaux biologiques) / stockage (traduction de signaux électriques en signaux chimiques au sein des « hippocampes » situés dans les lobes temporaux – ces signaux vont progressivement établir, par itération, des connexions spécifiques au souvenir) / rappel (le cortex préfrontal active le souvenir, qui peut par ailleurs se combiner avec d’autres canaux, comme ceux de la connaissance sémantique). Ensuite le cortex préfrontal diffuse ses consignes, en activant et/ou en inhibant des comportements. Ainsi, le cortex préfrontal est l’endroit du cerveau qui ouvre un espace mental de réflexion consciente, où s’élabore la possibilité d’un esprit critique capable d’interpréter un contexte et de créer des degrés de liberté entre les contraintes externes (celles de l’environnement) et les contraintes internes (celles de notre corps et de nos émotions). Le cortex préfrontal est notre organe de liberté, où prennent source l’imagination et la créativité. Il permet de dépasser le comportement « je perçois – j’agis », qui est la base du comportement animal, en instaurant une étape de maturation des informations en vue d’une décision vers une attitude ou des actes adaptés : « je perçois – je réfléchis – j’agis ».

Troubles, dysfonctionnements et comportement automatiques
Le cortex préfrontal est au coeur de notre capacité de créativité. D’un point neurologique, la capacité créatrice et le talent artistique ne se recouvrent pas. En effet, pour les neuropsychologues, un esprit créatif est consciemment capable d’un travail novateur de valeur or de nombreux grands artistes se reconnaissent à leur style immédiatement identifiable d’oeuvre en oeuvre, comme s'ils répétaient un schéma. Ainsi, de nombreux artistes, peintres ou poètes, dont l’œuvre semblait jaillir d’une fulgurance, présentaient des troubles mentaux. Une expérience a d'ailleurs montré que la valeur artistique de tableaux peints par des peintres amateurs atteints de dégénérescence cérébrale ou de démence frontale, présentés à intervalles réguliers à des critiques d’art, semblait, pour ces critiques, augmenter avec les progrès de la maladie ! Or, pour les neuropsychologues, les tableaux dévoilaient surtout une altération croissante de la capacité de représentation des perspectives et des couleurs, avec des motifs de plus en plus stéréotypés et répétitifs. L'analyse de Richard Lévy est troublante mais elle est sans doute biaisée car il a choisi la seule forme d'art (la peinture) qui pouvait étayer cette argumentation.

L'auteur présente également - en les détaillant longuement - des exemples choisis parmi ses patients, dont les comportements aberrants sont provoqués par des lésions ou des dégénérescences du cortex préfrontal. Comme ces personnes perdent en général toute capacité d’introspection, elles n’ont pas conscient de leur état et font vivre un enfer à leur famille ou leurs proches, qui déclenchent une consultation médicale. Un patient ayant subi des lésions préfrontales peut manifester, à des degrés plus ou moins grave, un comportement oscillant entre inhibition (= incapacité à résister à une pulsion) et apathie (le cortex préfrontal n’envoie plus de consigne, effaçant toute possibilité d’acte volontaire : cela ne signifie pas que la personne n’agit plus mais elle n’a plus que des comportements automatiques). Exemples : une femme qui sort nue de son appartement, un homme qui crève les pneus de toutes les voitures du voisinage, un homme qui visionne de la pornographie en public devant des enfants, une femme qui se jette sur toute nourriture passant à sa portée, une fumeuse qui allume une cigarette par habitude puis reste immobile, le regard perdu, et semble ne s’éveiller qu’à la brûlure du mégot totalement consumé. Ces troubles montrent aussi la complexité du fonctionnement du cerveau : par exemple, une femme est capable de compléter une phrase à trou pour donner un mot qui donne du sens à la phrase mais est totalement incapable de donner le moindre mot qui rendrait la phrase absurde. Face à la phrase « Le bébé pleure pour appeler sa ---- ? », la patiente ne sait que dire « mère », qui est le premier mot qui lui vient spontanément à l’esprit.

Ces troubles révèlent que le cortex préfrontal agit comme la tour de contrôle des comportements pulsionnels et des comportements civilisationnels acquis. Les troubles du cortex préfrontal peuvent aussi résulter de lésions distantes. L’auteur cite ainsi le cas d’une femme de 40 ans, qui a subi un arrêt cardiaque pendant un footing puis a été réanimée : l’arrêt de l’oxygénation du cerveau a provoqué la nécrose de neurones dans les « ganglions de base », qui sont des relais essentiels du cortex préfrontal car ils permettent le tri des signaux et – via des boucles - l’amplification des signaux utiles jusqu’à ce qu’ils soient perceptibles par le cortex préfrontal.

Le fonctionnement du cerveau est complexe. L’auteur le compare à une vaste toile d’araignée, faite de nœuds et de fils où l’information circule. Lévy évoque les travaux de Pavlov, prix Nobel de médecine en 1905 pour ses travaux sur la digestion. Pavlov a étudié l’apprentissage conditionné. Les comportements automatiques, dus à l’activation de programmes neuronaux, existent nativement chez l’homme (exemples : le rythme cardiaque et le réflexe rotulien sont provoqués par la moelle épinière, qui dispose d’une certaine autonomie par rapport au cerveau pour activer le système moteur). Chez l’homme, la répétition de certains cycles peut conduire à des automatismes conscients du type « je perçois / j’agis ,» où la mémoire motrice se substitue à l’étape « délibérer ». Les comportements automatiques sont globalement favorables à la survie car ils sont aisément mobilisables et économes en ressources. Ils peuvent néanmoins être dangereux, en provoquant des comportements spontanés inadéquats (par exemple, les extinctions d’espèces animales sont dues en partie à leur incapacité à s’adapter rapidement à l’évolution de leur environnement) ou en nous rendant susceptibles de manipulation (les publicitaires et mentalistes sont habiles à provoquer des comportements automatiques). Néanmoins, même dans ce schéma, le cerveau est en permanence sollicité. Par exemple, l’étape « J’agis » repose sur les cortex « prémoteur » (qui organise la séquence du mouvement) et « moteur primaire » (qui effectue la séquence du mouvement, en activant les muscles via des signaux envoyés à la moelle épinière), tous deux situés dans les cortex frontaux, devant les cortex pariétaux et temporaux. En fait, lorsqu’un comportement automatique est acquis ou mis en œuvre, tous les sens, tous les organes et toutes les zones du cerveau sont mobilisés …à l’exception du cortex préfrontal !

Brève histoire de l'étude du cerveau
Le rôle du cortex préfrontal - en tant que superviseur de réseaux - a longtemps été incompris. Jusqu’au milieu du XXème siècle, cette région du cortex est resté une sorte de « terra incognita » et a même été perçue comme la cause de certaines maladies mentales, qui étaient guéries par « lobotomie frontale » par des psycho-chirurgiens qui déconnectaient les lobes frontaux des autres parties du cerveau en faisant pénétrer une aiguille métallique par le nez… Aujourd’hui, le cortex préfrontal est la zone la plus étudiée du cerveau. La compréhension du rôle du cortex préfrontal dans la capacité à produire des actes volontaires dirigés vers un but est due à un Russe, Alexandre Romanovitch Luria (1902-1977). Initialement sociologue et psychologue, Luria correspondit avec Freud, puis devint le chef du département de criminologie de Moscou. Ce sont ses travaux qui ont inspiré, aux USA, l’invention du « détecteur de mensonge ». Quelques années plus tard, Luria revint à la médecine et fonda la neuro-psychologie. C’est en soignant des blessés de guerre que Luria, en s’appuyant sur sa formation de psychologue, a compris les bases cérébrales de la psychologie et fit le lien entre des lésions et des troubles psychologiques. Alors que l’idée dominante était celle de centres spécialisés dans le cerveau (exemple : aire de Broca pour le langage, etc.), Loria eut le premier une vision connexionniste et l’intuition que le cerveau fonctionnait en réseaux. Il décrivit une organisation tripartite : le premier bloc (dit système d’éveil) maintient une vigilance optimale grâce à laquelle le cortex détecte des signaux internes et externes ; le deuxième bloc stocke les informations issues des signaux extérieurs ; le troisième bloc (qui s’incarne dans le cortex préfrontal) programme et régule l’action. Luria avait en effet constaté, à travers des expériences avec ses malades (où il se mettait parfois lui-même en scène avec un humour décalé), que des lésions du cortex préfrontal provoquaient des comportements d’imitation automatique du type « je perçois - j’agis ».

A partir des années 60/70, ces observations ont été complétées d’analyses cliniques en introduisant des sondes dans le cerveau de macaques rhésus pour observer l’activité électrique et chimique des neurones alors que le singe est confronté à différentes tâches. Ce travail de laboratoire s’est perfectionné dans les années 90, avec des observations par scanner ou IRM qui ont donné naissance à l’IRMf (= IRM fonctionnelle), qui permet d’observer le fonctionnement du cerveau et les modifications du fonctionnement cérébral de patients humains soumis à des tests. Ces observations ont démontré que chaque région du cerveau impliquée dans une tâche s’insère dans des ensembles anatomiques et fonctionnels organisés en réseau. Désormais, la recherche sur le cerveau se concentre sur la connectivité (la façon dont l’information à travers le cerveau) davantage que sur l’isolement d’une zone du cerveau.

Le fonctionnement du cortex préfrontal
Le cortex préfrontal est lui-même organisé en réseaux. Le cortex préfrontal devant traiter de nombreuses informations hétérogènes en vue d’une décision, il s’appuie sur des sous-unités de calcul, qui lui permettent d’interpréter les signaux et d’évaluer les conséquences des différentes décisions. En fait, le cortex préfrontal comporte une quinzaine de sous-régions, qu’on peut schématiser en se limitant à deux grandes régions : le cortex préfrontal « froid » (= raisonneur et créatif), qui permet d’élaborer des plans d’action, et le cortex préfrontal « chaud » (= émotionnel et affectif), qui les met en contexte de nos motivations. Tous les animaux possèdent un cortex préfrontal « chaud ». En revanche, le cortex préfrontal « froid » est spécifique aux primates (des lémuriens jusqu’à Homo Sapiens) et apparaît comme une écorce à 6 couches, dont la 4ème est plus épaisse et contient des sortes de granules (d’où son nom de « cortex granulaire »). En amont du cortex préfrontal, le pôle frontal, qui est propre au cerveau humain, permet la création des liens sémantiques.

Le cortex préfrontal « froid » intervient dans les enjeux conceptuels de nos relations à autrui tandis que le cortex préfrontal « chaud » intervient dans la construction initiale et affective de la théorie dite de l’esprit. Une partie de ce cortex appartient à un réseau dit de « mentalisation », permettant d’attribuer des états mentaux à partir de notre connaissance des contextes sociaux. A la limite entre les zones « chaud » et « froid » du cortex préfrontal, le « gyrus frontal inférieur postérieur » appartient à un réseau dit de « neurones miroir », qui nous permet de simuler mentalement des comportements pour déduire les états mentaux et les intentions d’autrui.

La collaboration entre les deux cortex peut être paradoxale. Par exemple, lorsqu’on attise une promesse de gain en récompense d’une réussite à un test intellectuel, on pourrait s’attendre à une suractivation du cortex chaud. Au contraire, le cortex chaud s’inhibe chez de nombreux candidats pendant le test et ne s’emballe que lors de la remise du gain. En fait, ce comportement est une régulation du stress. En effet, les candidats dont le cortex chaud s’active pendant le test sont davantage sous tension et se montrent anxieuses : elles échouent plus souvent ou mobilisent beaucoup plus d’énergie pour arriver à la même performance de leur cortex « froid ». Toutefois, le cortex préfrontal « chaud » étant le plus ancien, toutes nos actions – même les plus intellectuellement élaborées – dépendent de la valeur affective que le cortex « chaud » leur attribue. En fait, sauf en cas de lésion du cortex, nous ne produisons jamais de décision purement « froide » : toutes nos décisions, toutes nos attitudes, même si elles semblent dictées par la raison ou la morale la plus pure, résultent d’une estimation vitale en termes de bénéfice/risque. L’homme vit dans un monde qui lui permet d’avoir des objectifs éloignés de la survie. Néanmoins, l’auteur affirme (je cite) que la pensée humaine, faite de raisonnement, de conceptualisation ou de planification, produite par notre cortex préfrontal « froid », n’a pour but que de nourrir un système unique de valorisation « chaud » dirigé vers notre survie et notre bien-être.

Les singularités du cerveau humain au sein du règne animal
Est-il possible, d’un point de vue neurologique, de caractériser l’homme par rapport aux autres animaux ? Il y a environ 10 millions d’années, les hominidés se sont scindés en deux branches : l’une conduisant vers les grands singes et l’autre vers l’homme moderne. Sur le plan comportemental et cognitif, l’homme et le chimpanzé sont proches : tous deux peuvent confectionner des outils, nouer des relations sociales, élaborer des stratégies complexes, etc. Par exemple, Jane Goodall a révélé que les chimpanzés peuvent mener, dans la durée, des guerres aux tactiques élaborées pour éliminer un clan, prendre le contrôle d’un territoire, s’emparer des femelles, etc. En fait, le caractère distinctif de l’homme réside dans sa capacité de conceptualisation (qui lui permet de penser au-delà des apparences) ainsi que dans sa faculté d’empathie. L’explication réside dans l’anatomie du cerveau et l’importance du cortex préfrontal chez l’homme (33% de la surface du cortex).

Le cortex préfrontal des primates et de quelques autres animaux (notamment les éléphants et les cétacés) contient des neurones géants, dit « neurones de von Economo », qui forment le réseau « de saillance », qui permet la concentration de l’attention. Néanmoins, la plupart des neurones du cortex préfrontal sont des neurones ordinaires. Ce qui caractérise le cortex préfrontal, ce n’est pas le nombre de neurones, mais sa connectivité, extrêmement développée dans le cerveau humain. En revanche, le pôle frontal (partie la plus avancée du cortex préfrontal) est spécifique à l’homme. Il permet la mise en cohérence d’informations discontinues et soutient la conceptualisation, l’analogie, etc. Les primates sont capables, à des degrés divers, de mettre en oeuvre « je perçois – je délibère – j’agis » à partir des informations qu’il reçoit mais l’homme peut s’éloigner de sa perception et abstraire sa pensée.

La « mémoire de travail » de l’homme est aussi très supérieure à celle des autres primates. L’étude du fonctionnement du cerveau des primates, lors de tests complexes basés sur des séquences de signaux lumineux, a révélé l’existence de neurones dits de « délai ». Des neurones du cortex préfrontal « froid » sont sollicités par le cerveau dans l’attente d’un signal qui a disparu, pour rester réactifs à son déclenchement (au même endroit ou en anticipant son déplacement). Cette capacité de mémoire à court terme permet à un macaque de faire un lien entre passé-présent-futur et de n’être pas enfermé dans le présent des signaux reçus. Le psychologue Alan Baddeley a appelé cette mémoire « mémoire de travail » car elle vise à une mémorisation fugace d’informations utiles à la réalisation d’une action et ne crée pas de stockage dans le cerveau. Toutefois, il est possible – si on souhaite garder l’information – de la mémoriser à long terme en la faisant entrer dans l’hippocampe (il faut pour cela que la trace soit entretenue sur une certaine durée, dépendant des cerveaux). L’une des singularités humaines, par rapport aux autres primates, est de pouvoir manipuler un très grand nombre d’informations simultanées en mémoire de travail (env. 7 +/- 2), alors que les singes ne peuvent manipuler qu’1 ou 2 informations.

L’évolution cognitive de l’homme est indissociable de ses évolutions physiologiques. Jay Gould a montré que des espèces évoluaient en tirant parti de leurs imperfections ou de transformations fortuites. Il est probable que le cortex préfrontal, existant à l’état embryonnaire, se soit développé parce que la posture debout a permis de libérer des organes pouvant tirer parti des facultés du cortex préfrontal et lui ont donné un avantage compétitif. Les premiers outils (env. – 1.5 millions d’années) étaient destinés à un usage direct (lancer, frapper, trancher, etc.) puis l’homme a développé des outils intermédiaires (pour fabriquer d’autres outils) et a modifié son habitat, construisant (vers – 400 000) des huttes bien plus élaborées que des nids. Le langage n’est lui aussi qu’une manipulation d’éléments conceptuels, forgés à partir d’un protolangage. On considère actuellement que le langage est probablement apparu vers – 200 000, c’est-à-dire bien après que la pensée ait commencé à élaborer des processus complexes. La pensée est donc possible sans langage.

La capacité du langage repose en fait sur deux pôles interconnectés : l’un, qui organise la compréhension du langage, est localisé dans les lobes pariétal et temporal gauches (pour un droitier – pour un gaucher : ce pôle est plus diffus) et l’autre, qui organise l’expression du langage, est localisé dans les lobes frontaux (qui comprennent l’aire de Broca, identifiée en 1861 par Pierre Paul Broca, père de l’anthropologie moderne qui fut l’un des premiers à étudier Cro-Magnon). Pourquoi l’homme seul peut-il parler ? Tous les primates possèdent une aire de Broca mais elle est beaucoup moins connectée que chez l’homme, notamment entre les deux pôles. En outre, il existe quelques différences génétiques (notamment sur un gène - FOXP2 - qui permet la coordination du visage, de la langue et du larynx et contribue aussi à la construction du cartilage de l’oro-pharynx nécessaire au langage). Enfin, l’aire de Broca ne traite pas spécifiquement du langage : elle traite aussi de processus fondamentaux dont le langage a besoin : le langage s’est donc (je cite) développé sur la base de capacités cognitives antérieures, prérequis de l’émergence du langage. Il existe donc une pensée sans langage, dont l’intensité est proportionnelle à l’augmentation de la connectivité du cerveau. Le langage n’a pu apparaître qu’à partir du moment où d’autres grandes fonctions cognitives étaient déjà en place.

Le développement du cerveau humain et l'importance cruciale des enjeux d’éducation
A la naissance, le cerveau humain n’est pas encore développé. Nous atteignons notre maturité cérébrale entre 25 et 30 ans, quand le cortex préfrontal achève d’être totalement connecté. A partir de la 3ème semaine du foetus, la neuro-genèse commence à produire des neurones immatures, qui prolifèrent jusque vers l’âge de 2 ans. A partir du 3ème mois, ces neurones commencent à migrer le long des « fibres de charpente » appelées « cellules gliales ». Cette période est cruciale car elle détermine le nombre de neurones du cortex préfrontal. Pendant l’enfance, les neurones s’organisent et se différencient pour former les différentes couches du cortex. De la petite enfance à l’adolescence, les neurones se connectent par fabrication de synapses. Beaucoup de ces synapses seront supprimées (« élaguées ») en même temps que notre personnalité se développera. A l’adolescence, notre caractère n’est pas forgé et c’est sans doute l’immaturité du cortex préfrontal des adolescents qui favorise les tendances à l’imitation et facilite leur entraînement dans des phénomènes de groupe, ainsi que leur impulsivité (selon le couple « je perçois – j’agis »). Le processus de construction du cerveau reste dynamique jusqu’à l’âge adulte. Les connections sont alors figées et protégées via fabrication d’une couche d’isolation appelée « myéline », qui enrobe l’axone pour le protéger tout en améliorant la transmission des signaux électriques d’un neurone à l’autre. Ces étapes (prolifération, migration, différenciation, synaptogenèse, élagage, myélinisation) s’enchaînent et se recoupent : la dernière partie du cerveau à atteindre la maturité est le cortex préfrontal. En même temps que le cerveau se développe par étapes, les aptitudes cognitives se développent par étapes pendant l’enfance : mémoire de travail (cf supra), inhibition du comportement (capacité à résister à des pulsions internes) et flexibilité mentale (capacité à adapter son comportement à son environnement).

Ces aptitudes doivent être entraînées et stimulées pour favoriser les connexions adaptées au sein du cortex. En conséquence, l’éducation joue un rôle fondamental dans le développement du cerveau or nos modèles d’éducation nous conduisent à faire des erreurs. Par exemple, certains psychologues croient que la violence d’un adulte est la répétition de la violence à laquelle il a été exposé pendant l’enfance, or ce n’est pas le cas. Certes, il est exact que des comportements violents pendant l’enfance peuvent orienter les connexions au sein du cortex « froid » et du cortex « chaud » et conduire à ériger la violence en modèle comportemental mais, en réalité, toute perturbation (génétique, environnementale, etc.) du développement du cortex préfrontal peut plus tard faire émerger des comportements impulsifs et violents. Cette tendance est anatomiquement marquée dans le cerveau. On constate ainsi que les psychopathes violents présentent en général une baisse du métabolisme dans le cortex préfrontal « chaud », voire une atrophie des zones impliquées dans nos facultés d’empathie. La question se pose donc de la réelle responsabilité pénale de personnes souffrant d’une anomalie organique du cortex préfrontal : sachant qu’environ 20% de la population est atteinte de troubles neuronaux, quelle est la réelle responsabilité pénale d’une personne ayant commis un délit ou un crime ? Nous ne naissons pas égaux face à la violence mais, tant que le cerveau reste plastique, il est possible de rétablir un fonctionnement équilibré. Néanmoins, ce constat signifie que la société doit impérativement veiller à détecter et lutter le plus tôt possible contre la parentalité non aimante et la violence ordinaire (y compris dans les cours d’école).

Une fois parvenu à l’âge adulte, le cerveau fonctionne en toute plénitude pendant quelques décennies, puis le cortex préfrontal subit un déclin fonctionnel, affectant notamment la flexibilité mentale (qui se traduit par un renforcement des comportements répétitifs, ce qu’on appelle les « habitudes »). L’auteur ne l’évoque pas mais ce constat suscite des interrogations sur le fonctionnement de la société et la capacité des personnes à exercer des responsabilités dès leur majorité légale (alors qu'à 18 ans le cerveau est encore loin d'avoir atteint sa plénitude - l'auteur fait d'ailleurs un lien entre le taux de mortalité des jeunes au volant et leur immaturité cérébrale) ou au-delà d'un certain âge (alors qu'une part significative des élus est reconduite de mandat en mandat de leur entrée en politique jusqu'à 70 ans ou plus).

Conclusion
L’auteur achève son ouvrage par une célébration du cortex préfrontal, l’organe de notre liberté et du libre arbitre, sans lequel nous serions esclaves de notre environnement et de nos pulsions. L’évolution anatomique du cerveau est-elle achevée ? Qui sait si la poursuite du développement du cortex préfrontal n’ouvrira pas à l’humanité des espaces de conscience et un niveau de liberté impossibles à imaginer ?

Nota : j'ai trouvé un peu dommage que l’auteur se contente d’une petite pirouette pleine d’espoir sans s'inquiéter de l’impact à long terme de notre environnement (notamment technologique) sur le développement du cerveau, qui me semble plus lourd de menaces d’asservissement et d’abrutissement que riche de promesses d’épanouissement et de liberté.

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  Cortex[Texte imprimé], percez les secrets de l'intelligence

  de Lévy, Richard
  Albin Michel
  ISBN : 9782226494658 ; 10/09/2025 ; 336 p. Broché