Pourquoi le cerveau humain est-il spécial ?
Pourquoi étudions-nous les autres animaux,
alors qu'eux ne nous étudient pas ?
Qu'a donc un cerveau humain, que fait-il
que les autres n'ont pas, que les autres ne font pas?
Quand je me suis intéressée à cela, il y a une dizaine d'années,
les scientifiques pensaient savoir de quoi étaient faits des différentes cerveaux.
Malgré le peu de preuves qu'ils en avaient,
beaucoup des scientifiques pensaient que les cerveaux des mammifères,
y compris celui de l'homme,
étaient tous faits pareil,
avec une quantité de neurones toujours
proportionnelle à la taille du cerveau.
C'est à dire, que deux cerveaux de la même taille,
comme ceux-ci, avec un poids d'environ 400g,
devraient avoir le même nombre de neurones.
Le neurone étant le processeur
de l'information pour le cerveau,
les propriétaires de ces deux cerveaux
devraient avoir des capacités cognitives similaires.
Mais l'un est un chimpanzé,
et l'autre une vache.
Il pourrait être possible que les vaches aient une vie intérieure
très riche intellectuellement, mais elles sont si intelligentes
qu'elles ont choisi de ne pas nous le montrer;
mais on les mange.
Je pense que la plupart des gens seront d'accord
que les chimpanzés sont capables de comportements
beaucoup plus complexes, élaborés et flexibles que ceux des vaches.
Voici un premier indice que la théorie
"tous les cerveaux sont faits pareils"
n'est pas tout à fait exacte.
Mais continuons.
Si tous les cerveaux étaient faits pareil,
entre animaux avec des cerveaux de tailles différentes,
un cerveau plus grand devrait toujours avoir plus de neurones
qu'un cerveau plus petit; et plus le cerveau serait gros,
plus son propriétaire devrait avoir de capacités cognitives.
Alors, le plus gros cerveau qui existe devrait être
celui avec le plus de capacités cognitives.
Mauvaise nouvelle:
notre cerveau n'est pas le plus gros qui existe.
C'est frustrant.
Notre cerveau pèse entre 1,2 et 1,5 kg,
mais un cerveau d'éléphant pèse entre 4 et 5 kg
et un cerveau de baleine, jusqu'à 9 kg.
Des scientifiques en sont donc venus à dire
que notre cerveau devait être spécial
pour expliquer nos capacités cognitives.
Il doit être vraiment extraordinaire,
pour faire exception à la règle.
Leurs cerveaux peuvent être plus gros, mais le nôtre est meilleur,
et il pourrait être meilleur, par exemple,
parce qu'il est plus grand qu'il ne devrait,
avec un bien plus grand cortex cérébral que nous ne devrions avoir,
vu la taille de notre corps.
Nous aurions donc du cortex en plus,
pour s'occuper de choses plus intéressantes, que de gérer le corps.
Normalement, la taille du cerveau
est proportionnelle à la taille du corps.
La raison principale pour considérer
que notre cerveau est plus grand qu'il ne le devrait,
vient d'une comparaison entre l'homme
et les grands singes.
Les gorilles peuvent être deux à trois fois plus grands que nous,
donc, leur cerveau devrait être plus grand,
mais c'est l'inverse.
Notre cerveau fait trois fois la taille de celui d'un gorille.
Le cerveau humain semble également spécial
par la quantité d'énergie qu'il utilise.
Il ne pèse que 2% de la masse corporelle,
mais consomme 25% de l'énergie
utilisée par votre corps chaque jour.
500 calories, sur un total de 2 000 calories,
rien que pour faire fonctionner le cerveau.
Donc, le cerveau humain est plus grand qu'il ne le devrait,
il utilise plus d'énergie qu'il ne le devrait,
il est donc spécial.
Là, ça a commencé à m'ennuyer sérieusement.
En biologie, on cherche des règles
qui s'appliquent à tous les animaux, et à la vie en général.
Pourquoi les règles de l'évolution
s'appliqueraient-elles à tout le monde, sauf à nous ?
Le problème venait peut-être du présupposé
que tous les cerveaux sont faits pareils.
Peut-être que deux cerveaux de même taille
peuvent ne pas avoir la même quantité de neurones.
Peut-être qu'un très gros cerveau
n'a pas nécessairement plus de neurones
qu'un cerveau plus petit.
Peut-être le cerveau humain a-t-il plus de neurones
que tous les autres cerveaux, malgré sa taille,
spécialement dans le cortex cérébral.
Pour moi, c'est devenu
la question la plus importante:
combien y a-t-il de neurones dans un cerveau humain,
par rapport aux autres animaux ?
Bon, vous avez peut-être entendu dire ou lu quelque part,
qu'on a 100 milliards de neurones.
Il y a 10 ans, j'ai donc demandé à mes collègues
s'ils savaient d'où venait ce nombre.
Mais personne ne savait.
J'ai fouillé tout la littérature,
pour trouver la première référence à ce nombre,
mais je ne l'ai pas trouvée.
Il semblait que personne ne l'avait jamais compté
le nombre de neurones du cerveau humain
ni de n'importe quel autre cerveau, en fait.
J'ai donc élaboré une façon de compter les cellules du cerveau,
qui consiste en gros
à dissoudre le cerveau en une soupe.
Ça marche comme ça:
On prend un cerveau, ou une portion de cerveau,
on le dissolve dans un détergent,
qui détruit la membrane de la cellule
mais laisse intact le noyau,
Et vous obtenez des noyaux en suspension
qui ressemblent à ça:
une soupe claire.
Cette soupe contient tous les noyaux
qui étaient autrefois le cerveau d'une souris.
La beauté de la soupe, c'est que, comme c'est liquide,
on peut l'agiter et répartir ces noyaux
de façon homogène dans le liquide.
Alors, si on observe au microscope
seulement 4 ou 5 échantillons de cette solution homogène,
on peut compter les noyaux et dire
combien de cellules il y avait dans ce cerveau.
C'est simple, c'est direct,
c'est vraiment rapide.
Avec cette méthode, on a compté les neurones
de dizaines d'espèces différentes,
et il s'avère que tous les cerveaux
ne sont pas faits de la même manière.
Par exemple, prenez les rongeurs et les primates:
Dans un cerveau des grands rongeurs, dans un cerveau de grand rongeur,
des neurones augmente,
et le cerveau grossit rapidement
et gagne en taille plus vite qu'il gagne en neurones.
Mais un cerveau de primate gagne des neurones
sans que la taille moyenne du neurone augmente.
C'est une façon très économique
d'ajouter des neurones au cerveau.
Le résultat c'est qu'un cerveau de primate
aura toujours plus de neurones que le cerveau d'un rongeur de même taille,
et plus le cerveau sera grand,
plus cette écart sera important.
Bon, et notre cerveau, alors ?
Nous avons découvert que nous avons en moyenne
86 milliards de neurones,
dont 16 milliards dans le cortex cérébral,
et si on considère que le cortex cérébral
est le siège de fonctions
comme la conscience, et le raisonnement logique et abstrait,
et qu'aucun cortex n'a plus
de 16 milliards de neurones,
je pense qu'on a l'explication la plus simple
de nos compétences cognitives exceptionnelles.
Mais il est aussi important que trouver la raison de ces 86 milliards de neurones.
Parce qu'on a trouvé que la relation
entre la taille du cerveau et son nombre de neurones
pouvait être décrite mathématiquement,
on a pu calculer à quoi ressemblerait
un cerveau humain s'il était fait comme celui d'un rongeur.
Un cerveau de rongeur avec 86 milliards de neurones
aurait un poids de 36 kilos.
C'est impossible.
Un cerveau aussi gros serait écrasé
par son propre poids,
et ce cerveau impossible irait
dans un corps de 89 tonnes.
Je ne crois pas que ça ressemble à nous.
Ce qui nous amène à une conclusion très importante:
nous ne sommes pas des rongeurs.
Le cerveau humain n'est pas un gros cerveau de rat.
Comparé à un rat, on est sans doute spéciaux,
oui, mais c'est ne pas une comparaisson juste,
vu que nous ne sommes pas des rongeurs.
Nous sommes des primates,
donc il faut nous comparer à d'autres primates.
Alors, si vous faites le calcul,
on trouve qu'un primate normal
avec 86 milliards de neurones
aurait un cerveau de 1,2 kg environ,
ce qui paraît cohérent,
dans un corps de 66 kg,
ce qui, dans mon cas, est tout à fait exact.
La conclusion est peu surprenante,
mais néanmoins très importante:
je suis un primate.
Et vous êtes tous des primates.
Et Darwin aussi.
J'aime à penser que Darwin l'aurait apprécié.
Son cerveau, comme le nôtre,
était à l'image du cerveau des autres primates.
Le cerveau humain peut être remarquable, oui,
mais il ne se distingue pas par son nombre de neurones.
Il n'est qu'un gros cerveau de primate.
Je trouve que cela nous ramène à un peu d'humilité et de raison,
que nous rappelle notre place dans la nature.
Pourquoi consomme-t-il autant d'énergie, alors?
Eh bien, d'autres chercheurs ont trouvé
combien d'énergie consomme le cerveau humain
et ceux d'autres espèces,
et vu que nous savons combien de neurones
a chaque cerveau, on peut faire le calcul.
Et il s'avère que le cerveau humain
consomme autant qu'un autre cerveau,
une moyenne de 6 calories par milliard de neurones par jour.
Donc le coût énergétique total d'un cerveau
est une fonction linéaire simple
de son nombre de neurones,
et il s'avère que le cerveau humain
consomme autant d'énergie qu'il le devrait.
Donc, la raison pour laquelle le cerveau humain
consomme autant d'énergie, c'est simplement
parce qu'il a beaucoup de neurones.
Et comme nous sommes des primates
avec beaucoup plus de neurones par rapport a notre poids
que les autres animaux,
la coût relatif de notre cerveau est grand,
parce que nous sommes des primates, pas parce que nous sommes spéciaux.
Une dernière question, alors:
comment avons-nous acquis autant de neurones,
et, en particulier, si les grands singes
sont plus grands que nous,
pourquoi n'ont-ils pas un cerveau plus grand que nous, avec plus de neurones ?
Quand nous avons compris à quel point il est coûteux
d'avoir beaucoup de neurones, j'ai pensé
que la raison en était peût être simple.
Ils n'ont pas assez d'énergie
pour avoir à la fois un grand corps et beaucoup de neurones.
Nous avons donc fait les calculs.
D'un côté, on a calculé
l'énergie quotidienne qu'acquiert un primate
à partir de la nourriture crue,
et, de l'autre côté, combien d'énergie
consomme un corps d'un certain poids,
et combien d'énergie consomme un cerveau avec un certain nombre de neurones,
et on a cherché les combinaisons
du poids du corps et le nombre de neurones
qu'un primate pouvait se permettre
s'il mangeait pendant un certain nombre d'heures par jour
On a trouvé que,
parce que les neurones sont tellement coûteux,
il y a un compromis entre taille du corps et quantité de neurones.
Donc, un primate qui se nourrit huit heures par jour
peut avoir jusqu'à 53 milliards de neurones,
mais son corps ne peut pas faire plus
de 25 kilos.
Pour être plus lourd,
il doit avoir moins de neurones.
Alors, il faut choisir entre un grand corps
et une grande quantité de neurones.
Quand on mange comme un primate,
il est impossible d'avoir les deux.
Une solution à cette limite métabolique
serait de passer plus de temps à se nourrir,
mais ça devient dangereux,
et, après un certain point, c'est impossible.
Les gorilles et les orangoutans, par exemple,
peuvent soutenir 30 milliards de neurones
en passant 8h30 par jour à se nourrir,
ils ne semblent pas pouvoir faire plus.
Neuf heures par jour à se nourrir
semble être la limite faisable pour un primate.
En nous?
Avec nos 86 milliards de neurones,
et un corps de 60 à 70 kg,
on devrait passer plus de 9h par jour
tous les jours à se nourrir,
ce qui n'est pas faisable.
Si l'on mangeait comme des primates,
on n'existerait pas.
Qu'est-ce qui s'est passé?
Eh bien, si notre cerveau consomme toute cette énergie
et si l'on ne peut pas passer
chaque heure de la journée à se nourrir,
la seule autre solution, en fait,
c'est de trouver le moyen d'obtenir plus d'énergie
de la même nourriture.
C'est exactement
ce que nos ancêtres semblent avoir inventé
il y a 1,5 millions d'années,
avec la cuisson des aliments.
Cuire, c'est utiliser le feu
pour pré-digérer la nourriture hors du corps.
La nourriture cuite est plus molle et facile à mâcher,
et à transformer en bouillie dans la bouche,
ce qui lui permet d'être totalement digérée
et absorbée dans les intestins,
et obtenir beaucoup plus d'énergie en beaucoup moins de temps.
Donc, la cuisson nous donne du temps libre
pour occuper nos neurones
à des choses plus intéressantes
que de penser à se nourrir,
chercher de la nourriture, et ingérer de la nourriture
toute la journée.
Donc, grâce à la cuisson, ce qui était un gros handicap,
cet énorme cerveau,
dangereusement coûteux , avec beaucoup de neurones,
a pu devenir un atout majeur
quand on avait assez d'énergie pour avoir beaucoup de neurones,
et le temps pour faire des choses intéressantes.
Je pense donc que cela explique pourquoi le cerveau humain
a évolué si vite pour devenir aussi gros,
tout en restant un simple cerveau de primate.
Avec ce gros cerveau que permet la cuisson des aliments,
on est passé rapidement du cru à la culture,
l'agriculture, la civilisation, le supermarché,
l'électricité, le réfrigérateur,
toutes ces choses qui aujourd'hui nous permettent
d'avoir toute l'énergie nécessaire
pour un jour en quelques minutes
dans notre fast-food préféré.
Ce qui a d'abord été une solution
est devenu un problème,
l'ironie c'est qu'on cherche la solution dans la nourriture crue.
Quel est donc l'atout de l'être humain ?
Qu'avons-nous donc
qu'aucun autre animal n'a ?
Ma réponse : nous avons la plus grande quantité de neurones
dans le cortex cérébral,
et je pense que c'est l'explication la plus simple
de nos capacités cognitives exceptionnelles.
Et que faisons-nous qu'aucun autre animal ne fait,
et qui, à mon avis, a été fondamental
pour nous permettre d'avoir
autant de neurones dans le cortex ?
En deux mots, nous cuisinons.
Aucun autre animal ne cuit sa nourriture. Seuls les humains le font.
Et je crois que c'est ce qui nous a rendus humains.
L'étude du cerveau humain a changé ma vision de la nourriture.
Maintenant, je regarde ma cuisine,
et je m'incline devant elle,
et je remercie mes ancêtres d'avoir inventé
ce qui nous a sans doute rendus humains.
Merci beaucoup.
(Applaudissements)