Le cerveau humain présente une différence structurelle importante par rapport à celui des autres mammifères : ce que les chercheurs du MIT ont découvert
Les recherches du MIT - Massachusetts Institute of Technology qui viennent d'être publiées dans Nature apportent un nouvel éclairage sur notre compréhension du cerveau humain.
Suite à une étude de 2018 qui a montré des différences significatives entre les propriétés des neurones humains et celles des neurones de rats, cette nouvelle recherche met en évidence des particularités qui pourraient expliquer en partie pourquoi le cerveau humain a suivi une évolution si différente de celle des cerveaux des autres espèces de mammifères.
Canaux ioniques
Les neurones du cerveau des mammifères peuvent recevoir des impulsions électriques de milliers d'autres cellules : ce sont les canaux ioniques, des structures protéiques spéciales dotées d'un mécanisme sélectif qui permettent à certains ions de passer ou de ne pas passer à travers les cellules.
Dans l'étude de 2018, Mark Harnett, chercheur au MIT, a souligné qu'il avait identifié une différence claire entre le cerveau humain et celui des rats : le cerveau humain présentait notamment une densité de canaux ioniques beaucoup plus faible que l'autre.
Les scientifiques ont trouvé ce résultat plutôt inattendu, car jusqu'alors ils avaient tendance à considérer que la densité des canaux ioniques était une constante dans un large éventail d'espèces de mammifères.
La nouvelle étude s'appuie sur cette découverte pour approfondir la question de savoir s'il existe des différences substantielles entre le cerveau humain et celui des autres mammifères. Ce qui change d'une espèce à l'autre, c'est la taille des neurones - et non le nombre de leurs connexions possibles dans un volume donné de tissu.
Comme le dit Harnett, " il semble que le cortex maintienne un nombre fixe de canaux ioniques pour toutes les espèces ", de sorte que le coût énergétique de l'activation des canaux ioniques est plus ou moins le même chez toutes les espèces, grandes ou petites.
L'étude sur 10 mammifères
Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont comparé les neurones de 10 espèces de mammifères différentes pour tenter de trouver un modèle qui expliquerait une fois pour toutes la question de la densité des canaux ioniques.
Des tissus cérébraux de mustiole, gerbille, souris, cobaye, lapin, rat, furet, singe ouistiti, macaque et humain ont été utilisés. Cela couvrait une gamme d'épaisseurs corticales et de tailles de neurones dans le royaume des mammifères. La confirmation de ce qui était attendu ne s'est pas fait attendre : la densité des canaux ioniques augmente avec la taille des neurones.
Dans le minuscule cerveau du mustiol, par exemple, la densité des neurones est plus élevée que chez le lapin, qui a des neurones beaucoup plus gros. Mais comme le lapin a une densité plus élevée de canaux ioniques, la densité de canaux pour un même volume de tissu cérébral est la même : chez le mustiolus, chez le lapin et chez tous les autres mammifères examinés. Sauf chez l'homme.
Les plus gros neurones testés ne présentent pas une augmentation correspondante de la densité des canaux ioniques. En fait, la densité est beaucoup plus faible que ce à quoi les chercheurs s'attendaient, de sorte que le cerveau humain représente un écart marqué par rapport aux résultats obtenus pour les autres espèces de mammifères examinées.
La faible densité des canaux ioniques pourrait avoir évolué pour économiser l'énergie nécessaire au "pompage" des ions et la réserver à d'autres activités, comme la création de connexions synaptiques plus compliquées ou la rapidité du déplacement de l'activité cérébrale.
Le Dr Harnett est tout à fait convaincu de la clé énergétique : " nous pensons que les humains ont trouvé un moyen de devenir plus efficaces sur le plan énergétique " au niveau de l'activité cérébrale : la découverte des chercheurs du MIT ouvre la voie à des études importantes qui pourraient expliquer beaucoup de choses sur l'évolution particulière du cerveau humain.