Cours : Introduction aux Neurosciences



Les neurosciences constituent un ensemble de disciplines ayant pour objet d'étude principal le cerveau (plus précisément, le système nerveux central - SNC) et ses composants : neurones, cellules gliales, modes de transmission, impact d'une lésion sur le fonctionnement cognitif, apport de l'alimentation sur la croissance cérébrale...

A ce titre, on inclue souvent dans les neurosciences certaines disciplines proches, issues de la philosophie (philosophie de l'esprit), de la psychologie (psychologie cognitive), ou d'approches diverses dont les liens sont étroits avec l'étude du système nerveux central (neuromarketing, cognition artificielle, interface homme-ordinateur...).

Les neurosciences visent à établir un panorama étendu de connaissances sur l'anatomie du cerveau, le fonctionnement au niveau biologique et cognitif de celui-ci, les liens entre les éléments physiologiques et le traitement de l'information. Les neurosciences intègrent donc un large éventail de champs de recherche, et présupposent une approche pluridisciplinaire dans la compréhension des phénomènes se déroulant dans le cerveau, tant au niveau organique que fonctionnel, voire artificiel.

Les neurosciences intègrent, sans rejeter les apports des autres disciplines (Intelligence artificielle, philosophie...), 4 grandes disciplines principales : 

La neuro-anatomie constitue le maillon élémentaire visant à décrire sous l'angle bio-chimique l'état normal ou pathologique, la croissance et le développement du cerveau. La neuro-anatomie s'attache à étudier la composition structurelle biologique du cerveau depuis ses parties les plus élémentaires (molécules, avec des questions telles que leur concentration ou leur effet, puis cellules telles que neurones et cellules gliales) jusqu'à des portions plus conséquentes (cytoarchitectonie de telle ou telle zone cérébrale), voire aux régions (par exemple, lobe temporal, mésencéphale, cortex), essayant d'observer et de décrire précisément l'aspect, le contenu et éventuellement les fonctions organiques des composants biologiques du système nerveux central.

La neurophysiologie s'attache tout particulièrement aux fonctions et au fonctionnement du cerveau, en tentant de décrire les méthodes avec lesquels le cerveau ou des composants de celui-ci traitent des informations particulières. Par exemple, comment le son intègre l'oreille puis fait vibrer les cils, comment ce message ce transforme en influx électrique et par quels chemins il parcoure la distance qui le sépare des centre nerveux dédiés à son traitement cognitif, puis comment ces centres vont absorber et travailler cette information. De la même façon que l'aspect sensitif, la neurophysiologie étudie les composantes motrices (production de mouvement ou de parole) dans l'espoir d'expliquer comment, pour quelles raisons et où naissent les activités mentales, ce qu'elles entraînent et la façon dont elle vont influencer l'ensemble du corps et de l'esprit.

La neuro-endocrinologie s'attache plus particulièrement au système hormonal, en cherchant à découvrir le fonctionnement de celui-ci, les effets des hormones. Au fil du temps, la neuro-endocrinologie s'est augmentée de la recherche liée à la pharmacologie spécifique au système nerveux central, en étudiant les neurotransmetteurs, leurs effets, l'homéostasie reflétant le bon fonctionnement du cerveau, afin d'affiner la compréhension de l'équilibre mental ou les perturbations induites par les psychotropes (médicaments, drogues...).

La neuropsychologie dont on distingue les applications (neuropsychologie clinique) de la recherche (neuropsychologie cognitive) situe principalement son champs de recherche entre le fonctionnement cognitif et ses substrats cérébraux. La neuropsychologie cognitive s'attache à caractériser les liens existants entre les structures cérébrales et les fonctions cognitives de haut ou de bas niveau. L'une des méthodes privilégiées de la neuropsychologie consiste à étudier les défauts de fonctionnement cognitif chez des patients ayant subi des lésions du cerveau (par exemple, suite à un accident vasculaire cérébral ou un traumatisme crânien, une dégénérescence ou une affection congénitale...). Pour cela, la neuropsychologie compare les activités mentales des patients cérébrolésés, leur comportement, avec celles et celui de la population normale.

Avec l'avancement de la recherche dans d'autres disciplines (physique, médecine...), les neurosciences se sont dotées d'outils plus appropriés pour mener leur tâche à bien. L'une de ces grandes avancées, l'imagerie cérébrale, a permis aux neurosciences d'explorer le cerveau en activité, et ainsi d'étendre le champs des activités mentales observables, quasi-directement. L'étude des psychotropes et de la pharmacologie a également permis d'affiner les modèles des neurosciences en provoquant des situations de fonctionnement anormales ou en autorisant le traitement symptomatique. L’Intelligence artificielle a quant à elle apporté des modèles de fonctionnement simulés qui permettent de contrôler plus facilement les composants supposés du système nerveux central de manière spécifique. Les grands défis actuels des neurosciences se situent dans le traitement des pathologies neurologiques, la caractérisation de la conscience et des composantes de l'intelligence (toutes les fonctions cognitives supérieures), ainsi que les prothèses neurocognitives (notamment, interface cerveau-ordinateur et réalité augmentée).