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← Pourquoi le cerveau humain est-il spécial ?

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Subtitles translated from English Showing Revision 6 created 01/27/2014 by Dimitra Papageorgiou.

  1. Pourquoi le cerveau humain
    est-il spécial ?
  2. Pourquoi étudions-nous les autres animaux,
  3. alors qu'eux ne nous étudient pas ?
  4. Qu'a donc un cerveau humain, que fait-il
  5. que les autres n'ont pas, que les autres ne font pas?
  6. Quand je me suis intéressée à cela,
    il y a une dizaine d'années,
  7. les scientifiques pensaient savoir
    de quoi étaient faits des différentes cerveaux.
  8. Malgré le peu de preuves qu'ils en avaient,
  9. beaucoup des scientifiques pensaient
    que les cerveaux des mammifères,
  10. y compris celui de l'homme,
  11. étaient tous faits pareil,
  12. avec une quantité de neurones toujours
  13. proportionnelle à la taille du cerveau.
  14. C'est à dire, que deux cerveaux de la même taille,
  15. comme ceux-ci,
    avec un poids d'environ 400g,
  16. devraient avoir le même nombre de neurones.
  17. Le neurone étant le processeur
  18. de l'information pour le cerveau,
  19. les propriétaires de ces deux cerveaux
  20. devraient avoir des capacités cognitives similaires.
  21. Mais l'un est un chimpanzé,
  22. et l'autre une vache.
  23. Il pourrait être possible que les vaches aient une vie intérieure
  24. très riche intellectuellement,
    mais elles sont si intelligentes
  25. qu'elles ont choisi
    de ne pas nous le montrer;
  26. mais on les mange.
  27. Je pense que la plupart des gens seront d'accord
  28. que les chimpanzés sont capables de comportements
  29. beaucoup plus complexes, élaborés et flexibles que ceux des vaches.
  30. Voici un premier indice que la théorie
  31. "tous les cerveaux sont faits pareils"
  32. n'est pas tout à fait exacte.
  33. Mais continuons.

  34. Si tous les cerveaux étaient faits pareil,
  35. entre animaux avec des cerveaux
    de tailles différentes,
  36. un cerveau plus grand
    devrait toujours avoir plus de neurones
  37. qu'un cerveau plus petit;
    et plus le cerveau serait gros,
  38. plus son propriétaire devrait avoir de capacités cognitives.
  39. Alors, le plus gros cerveau qui existe
    devrait être
  40. celui avec le plus de capacités cognitives.
  41. Mauvaise nouvelle:
  42. notre cerveau n'est pas le plus gros qui existe.
  43. C'est frustrant.
  44. Notre cerveau pèse entre 1,2 et 1,5 kg,
  45. mais un cerveau d'éléphant
    pèse entre 4 et 5 kg
  46. et un cerveau de baleine,
    jusqu'à 9 kg.
  47. Des scientifiques en sont donc venus à dire
  48. que notre cerveau devait être spécial
  49. pour expliquer nos capacités cognitives.
  50. Il doit être vraiment extraordinaire,
  51. pour faire exception à la règle.
  52. Leurs cerveaux peuvent être plus gros, mais le nôtre est meilleur,
  53. et il pourrait être meilleur, par exemple,
  54. parce qu'il est plus grand qu'il ne devrait,
  55. avec un bien plus grand cortex cérébral
    que nous ne devrions avoir,
  56. vu la taille de notre corps.
  57. Nous aurions donc du cortex en plus,
  58. pour s'occuper de choses plus intéressantes,
    que de gérer le corps.
  59. Normalement, la taille du cerveau
  60. est proportionnelle à la taille du corps.
  61. La raison principale pour considérer
  62. que notre cerveau est plus grand
    qu'il ne le devrait,
  63. vient d'une comparaison entre l'homme
  64. et les grands singes.
  65. Les gorilles peuvent être deux à trois fois
    plus grands que nous,
  66. donc, leur cerveau devrait être plus grand,
  67. mais c'est l'inverse.
  68. Notre cerveau fait trois fois
    la taille de celui d'un gorille.
  69. Le cerveau humain
    semble également spécial

  70. par la quantité d'énergie qu'il utilise.
  71. Il ne pèse que 2% de la masse corporelle,
  72. mais consomme 25%
    de l'énergie
  73. utilisée par votre corps chaque jour.
  74. 500 calories, sur un total de 2 000 calories,
  75. rien que pour faire fonctionner le cerveau.
  76. Donc, le cerveau humain
    est plus grand qu'il ne le devrait,

  77. il utilise plus d'énergie qu'il ne le devrait,
  78. il est donc spécial.
  79. Là, ça a commencé
    à m'ennuyer sérieusement.
  80. En biologie, on cherche des règles
  81. qui s'appliquent à tous les animaux,
    et à la vie en général.
  82. Pourquoi les règles de l'évolution
  83. s'appliqueraient-elles à tout le monde,
    sauf à nous ?
  84. Le problème venait peut-être du présupposé
  85. que tous les cerveaux sont faits pareils.
  86. Peut-être que deux cerveaux de même taille
  87. peuvent ne pas avoir
    la même quantité de neurones.
  88. Peut-être qu'un très gros cerveau
  89. n'a pas nécessairement plus de neurones
  90. qu'un cerveau plus petit.
  91. Peut-être le cerveau humain
    a-t-il plus de neurones
  92. que tous les autres cerveaux,
    malgré sa taille,
  93. spécialement dans le cortex cérébral.
  94. Pour moi, c'est devenu
  95. la question la plus importante:
  96. combien y a-t-il de neurones
    dans un cerveau humain,
  97. par rapport aux autres animaux ?
  98. Bon, vous avez peut-être entendu dire
    ou lu quelque part,

  99. qu'on a 100 milliards de neurones.
  100. Il y a 10 ans,
    j'ai donc demandé à mes collègues
  101. s'ils savaient d'où venait ce nombre.
  102. Mais personne ne savait.
  103. J'ai fouillé tout la littérature,
  104. pour trouver la première référence à ce nombre,
  105. mais je ne l'ai pas trouvée.
  106. Il semblait que personne ne l'avait jamais compté
  107. le nombre de neurones du cerveau humain
  108. ni de n'importe quel autre cerveau,
    en fait.
  109. J'ai donc élaboré une façon
    de compter les cellules du cerveau,

  110. qui consiste en gros
  111. à dissoudre le cerveau en une soupe.
  112. Ça marche comme ça:
  113. On prend un cerveau,
    ou une portion de cerveau,
  114. on le dissolve dans un détergent,
  115. qui détruit la membrane de la cellule
  116. mais laisse intact le noyau,
  117. Et vous obtenez des noyaux en suspension
  118. qui ressemblent à ça:
  119. une soupe claire.
  120. Cette soupe contient tous les noyaux
  121. qui étaient autrefois le cerveau d'une souris.
  122. La beauté de la soupe,
    c'est que, comme c'est liquide,
  123. on peut l'agiter et répartir ces noyaux
  124. de façon homogène dans le liquide.
  125. Alors, si on observe au microscope
  126. seulement 4 ou 5 échantillons
    de cette solution homogène,
  127. on peut compter les noyaux et dire
  128. combien de cellules il y avait
    dans ce cerveau.
  129. C'est simple, c'est direct,
  130. c'est vraiment rapide.
  131. Avec cette méthode,
    on a compté les neurones
  132. de dizaines d'espèces différentes,
  133. et il s'avère que tous les cerveaux
  134. ne sont pas faits de la même manière.
  135. Par exemple, prenez les rongeurs
    et les primates:
  136. Dans un cerveau des grands rongeurs,
    dans un cerveau de grand rongeur,
  137. des neurones augmente,
  138. et le cerveau grossit rapidement
  139. et gagne en taille plus vite
    qu'il gagne en neurones.
  140. Mais un cerveau de primate
    gagne des neurones
  141. sans que la taille moyenne
    du neurone augmente.
  142. C'est une façon très économique
  143. d'ajouter des neurones au cerveau.
  144. Le résultat c'est qu'un cerveau de primate
  145. aura toujours plus de neurones
    que le cerveau d'un rongeur de même taille,
  146. et plus le cerveau sera grand,
  147. plus cette écart sera important.
  148. Bon, et notre cerveau, alors ?
  149. Nous avons découvert que
    nous avons en moyenne
  150. 86 milliards de neurones,
  151. dont 16 milliards dans le cortex cérébral,
  152. et si on considère que le cortex cérébral
  153. est le siège de fonctions
  154. comme la conscience,
    et le raisonnement logique et abstrait,
  155. et qu'aucun cortex n'a plus
  156. de 16 milliards de neurones,
  157. je pense qu'on a l'explication la plus simple
  158. de nos compétences cognitives exceptionnelles.
  159. Mais il est aussi important que trouver la raison
    de ces 86 milliards de neurones.
  160. Parce qu'on a trouvé que la relation
  161. entre la taille du cerveau
    et son nombre de neurones
  162. pouvait être décrite mathématiquement,
  163. on a pu calculer à quoi ressemblerait
  164. un cerveau humain
    s'il était fait comme celui d'un rongeur.
  165. Un cerveau de rongeur
    avec 86 milliards de neurones
  166. aurait un poids de 36 kilos.
  167. C'est impossible.
  168. Un cerveau aussi gros serait écrasé
  169. par son propre poids,
  170. et ce cerveau impossible irait
  171. dans un corps de 89 tonnes.
  172. Je ne crois pas
    que ça ressemble à nous.
  173. Ce qui nous amène
    à une conclusion très importante:

  174. nous ne sommes pas des rongeurs.
  175. Le cerveau humain n'est pas
    un gros cerveau de rat.
  176. Comparé à un rat,
    on est sans doute spéciaux,
  177. oui, mais c'est ne pas une comparaisson juste,
  178. vu que nous ne sommes pas des rongeurs.
  179. Nous sommes des primates,
  180. donc il faut nous comparer
    à d'autres primates.
  181. Alors, si vous faites le calcul,
  182. on trouve qu'un primate normal
  183. avec 86 milliards de neurones
  184. aurait un cerveau de 1,2 kg environ,
  185. ce qui paraît cohérent,
  186. dans un corps de 66 kg,
  187. ce qui, dans mon cas,
    est tout à fait exact.
  188. La conclusion est peu surprenante,
  189. mais néanmoins très importante:
  190. je suis un primate.
  191. Et vous êtes tous des primates.
  192. Et Darwin aussi.

  193. J'aime à penser que
    Darwin l'aurait apprécié.
  194. Son cerveau, comme le nôtre,
  195. était à l'image du cerveau
    des autres primates.
  196. Le cerveau humain peut être remarquable, oui,

  197. mais il ne se distingue pas
    par son nombre de neurones.
  198. Il n'est qu'un gros cerveau de primate.
  199. Je trouve que cela nous ramène
    à un peu d'humilité et de raison,
  200. que nous rappelle notre place dans la nature.
  201. Pourquoi consomme-t-il
    autant d'énergie, alors?

  202. Eh bien, d'autres chercheurs ont trouvé
  203. combien d'énergie consomme le cerveau humain
  204. et ceux d'autres espèces,
  205. et vu que nous savons combien de neurones
  206. a chaque cerveau, on peut faire le calcul.
  207. Et il s'avère que le cerveau humain
  208. consomme autant qu'un autre cerveau,
  209. une moyenne de 6 calories
    par milliard de neurones par jour.
  210. Donc le coût énergétique total d'un cerveau
  211. est une fonction linéaire simple
  212. de son nombre de neurones,
  213. et il s'avère que le cerveau humain
  214. consomme autant d'énergie qu'il le devrait.
  215. Donc, la raison pour laquelle
    le cerveau humain
  216. consomme autant d'énergie,
    c'est simplement
  217. parce qu'il a beaucoup de neurones.
  218. Et comme nous sommes des primates
  219. avec beaucoup plus de neurones
    par rapport a notre poids
  220. que les autres animaux,
  221. la coût relatif de notre cerveau est grand,
  222. parce que nous sommes des primates,
    pas parce que nous sommes spéciaux.
  223. Une dernière question, alors:

  224. comment avons-nous acquis
    autant de neurones,
  225. et, en particulier, si les grands singes
  226. sont plus grands que nous,
  227. pourquoi n'ont-ils pas un cerveau plus grand
    que nous, avec plus de neurones ?
  228. Quand nous avons compris
    à quel point il est coûteux
  229. d'avoir beaucoup de neurones,
    j'ai pensé
  230. que la raison en était peût être simple.
  231. Ils n'ont pas assez d'énergie
  232. pour avoir à la fois un grand corps
    et beaucoup de neurones.
  233. Nous avons donc fait les calculs.
  234. D'un côté, on a calculé
  235. l'énergie quotidienne
    qu'acquiert un primate
  236. à partir de la nourriture crue,
  237. et, de l'autre côté, combien d'énergie
  238. consomme un corps d'un certain poids,
  239. et combien d'énergie consomme un cerveau
    avec un certain nombre de neurones,
  240. et on a cherché les combinaisons
  241. du poids du corps
    et le nombre de neurones
  242. qu'un primate pouvait se permettre
  243. s'il mangeait pendant un certain
    nombre d'heures par jour
  244. On a trouvé que,

  245. parce que les neurones sont tellement coûteux,
  246. il y a un compromis entre taille du corps
    et quantité de neurones.
  247. Donc, un primate qui se nourrit huit heures par jour
  248. peut avoir jusqu'à 53 milliards de neurones,
  249. mais son corps ne peut pas faire plus
  250. de 25 kilos.
  251. Pour être plus lourd,
  252. il doit avoir moins de neurones.
  253. Alors, il faut choisir entre un grand corps
  254. et une grande quantité de neurones.
  255. Quand on mange comme un primate,
  256. il est impossible d'avoir les deux.
  257. Une solution à cette limite métabolique

  258. serait de passer plus de temps à se nourrir,
  259. mais ça devient dangereux,
  260. et, après un certain point, c'est impossible.
  261. Les gorilles et les orangoutans, par exemple,
  262. peuvent soutenir 30 milliards de neurones
  263. en passant 8h30 par jour à se nourrir,
  264. ils ne semblent pas pouvoir faire plus.
  265. Neuf heures par jour à se nourrir
  266. semble être la limite faisable pour un primate.
  267. En nous?

  268. Avec nos 86 milliards de neurones,
  269. et un corps de 60 à 70 kg,
  270. on devrait passer plus de 9h par jour
  271. tous les jours à se nourrir,
  272. ce qui n'est pas faisable.
  273. Si l'on mangeait comme des primates,
  274. on n'existerait pas.
  275. Qu'est-ce qui s'est passé?

  276. Eh bien, si notre cerveau
    consomme toute cette énergie
  277. et si l'on ne peut pas passer
  278. chaque heure de la journée à se nourrir,
  279. la seule autre solution, en fait,
  280. c'est de trouver le moyen
    d'obtenir plus d'énergie
  281. de la même nourriture.
  282. C'est exactement
  283. ce que nos ancêtres semblent avoir inventé
  284. il y a 1,5 millions d'années,
  285. avec la cuisson des aliments.
  286. Cuire, c'est utiliser le feu
  287. pour pré-digérer la nourriture hors du corps.
  288. La nourriture cuite est plus molle et facile à mâcher,
  289. et à transformer en bouillie dans la bouche,
  290. ce qui lui permet d'être totalement digérée
  291. et absorbée dans les intestins,
  292. et obtenir beaucoup plus d'énergie
    en beaucoup moins de temps.
  293. Donc, la cuisson nous donne du temps libre
  294. pour occuper nos neurones
  295. à des choses plus intéressantes
  296. que de penser à se nourrir,
  297. chercher de la nourriture,
    et ingérer de la nourriture
  298. toute la journée.
  299. Donc, grâce à la cuisson,
    ce qui était un gros handicap,

  300. cet énorme cerveau,
  301. dangereusement coûteux ,
    avec beaucoup de neurones,
  302. a pu devenir un atout majeur
  303. quand on avait assez d'énergie
    pour avoir beaucoup de neurones,
  304. et le temps pour faire
    des choses intéressantes.
  305. Je pense donc que cela explique
    pourquoi le cerveau humain
  306. a évolué si vite
    pour devenir aussi gros,
  307. tout en restant un simple cerveau de primate.
  308. Avec ce gros cerveau
    que permet la cuisson des aliments,
  309. on est passé rapidement
    du cru à la culture,
  310. l'agriculture, la civilisation,
    le supermarché,
  311. l'électricité, le réfrigérateur,
  312. toutes ces choses
    qui aujourd'hui nous permettent
  313. d'avoir toute l'énergie nécessaire
  314. pour un jour en quelques minutes
  315. dans notre fast-food préféré.
  316. Ce qui a d'abord été une solution
  317. est devenu un problème,
  318. l'ironie c'est qu'on cherche la solution
    dans la nourriture crue.
  319. Quel est donc l'atout de l'être humain ?

  320. Qu'avons-nous donc
  321. qu'aucun autre animal n'a ?
  322. Ma réponse :
    nous avons la plus grande quantité de neurones
  323. dans le cortex cérébral,
  324. et je pense que c'est l'explication la plus simple
  325. de nos capacités cognitives exceptionnelles.
  326. Et que faisons-nous
    qu'aucun autre animal ne fait,
  327. et qui, à mon avis, a été fondamental
  328. pour nous permettre d'avoir
  329. autant de neurones dans le cortex ?
  330. En deux mots, nous cuisinons.
  331. Aucun autre animal ne cuit sa nourriture.
    Seuls les humains le font.
  332. Et je crois que
    c'est ce qui nous a rendus humains.
  333. L'étude du cerveau humain
    a changé ma vision de la nourriture.

  334. Maintenant, je regarde ma cuisine,
  335. et je m'incline devant elle,
  336. et je remercie mes ancêtres
    d'avoir inventé
  337. ce qui nous a sans doute
    rendus humains.
  338. Merci beaucoup.
  339. (Applaudissements)