Remonter le temps pour comprendre notre cerveau

Homo Habilis, Erectus, Néandertal puis Sapiens … ces espèces issues du genre Homo sont loin d’avoir livrés tous leurs secrets. Que se cachait-il sous leurs boites crâniennes ? Récemment, des chercheurs du Muséum national d’histoire naturelle ont mis en évidence une clef de lecture pour relier empreintes laissées sur la face interne du crâne et forme du cerveau. Revenons plus en détail sur ces travaux très prometteurs pour reconstruire la morphologie cérébrale de nos ancêtres.

Intelligence : ce n’est pas la taille qui compte !

Jusqu’ici, les recherches ont mis en évidence que le cerveau de nos ancêtres a connu une croissance irrégulière, avec des phases d’accélération, de stagnation, et aussi de régression.

Au cours des derniers milliers d’années, l’encéphale d’Homo sapiens a rétréci. Ainsi, depuis 28 000 ans, notre cerveau a rétréci petit à petit, de l’ordre de 6% !

Mais, peut-on relier directement taille du cerveau et intelligence ? Sur cette question, les scientifiques nient, de fait, l’idée d’un lien de cause à effet.

Premier constat indiscutable à grande échelle : sur 7 millions d’années, la croissance du volume du cerveau a rendu possible l’acquisition de nouvelles compétences (fabrication d’outils de plus en plus complexes, maitrise du feu, langage articulé, apparition d’activités artistiques et de rites symboliques). Cependant, sur des échelles de temps plus petites, ou à l’intérieur d’une espèce donnée, il est plus compliqué de montrer une relation causale entre volume du cerveau et intelligence. A ce niveau, les facteurs déterminants l’intelligence sont plus nombreux : forme et structure du cerveau, organisation de la matière neuronale et autres paramètres biologiques de l’individu.

Selon Emmanuelle Pouydebat, directrice de recherche au CNRS et au Muséum national d’histoire naturelle : « De nombreuses études portant sur les performances animales font ainsi état d’une intelligence générale qui serait d’ailleurs liée à la taille du cerveau. Ainsi, leur grand cerveau permettrait aux humains de bénéficier de meilleures performances en termes de mémoire, d’apprentissage, de planification, etc. Mais de tels bénéfices ne sont pas suffisants pour expliquer l’évolution de l’intelligence et du cerveau. Car, a priori, la sélection naturelle ne favorise pas les excès et si une solution peu coûteuse est présente, elle a plus de probabilités d’être sélectionnée. Or l’intelligence est un trait considérablement coûteux ».

Empreintes sur l’endocrâne : naissance d’une méthode robuste

Pour analyser et comprendre l’évolution du cerveau sur des dizaines et centaines de milliers d’années, les paléontologues s’appuient sur les ossements complets ou partiels de crânes retrouvés sur les sites préhistoriques.

Pour reconstituer le cerveau, matière organique qui ne résistant pas aux assauts du temps, les scientifiques se concentrent sur la surface interne du crâne (endocrâne). En la moulant physiquement, ou en la modélisant par des méthodes virtuelles, ils réussissent à obtenir une forme de cerveau, avec ses limites entre lobes et autres petits sillons.

En effet, les marques visibles permettent de visualiser les circonvolutions cérébrales (replis sinueux du cortex) tout en communiquant des informations sur l’agencement des différentes aires cérébrales (aire de Broca, cervelet, sillon central…).

Récemment, dans le cadre du projet PaléoBrain, fédéré par le paléoanthropologue Antoine Balzeau, l’équipe de chercheurs a montré la complexité scientifique de cette approche et quelles précautions doivent être prises pour faire le lien entre empreintes sur l’endocräne et morphologie du cerveau.

Grâce à des imageries par résonance magnétique (IRM) et des logiciels de calculs, ils ont comparé, chez 75 volontaires, la forme de leurs cerveaux et celle de leurs empreintes internes.

Les résultats obtenus ?  Les marques observées sur les endocrânes sont plus complexes qu’on ne le pensait initialement en étant souvent courtes, discontinues et irrégulières. Une autre observation montre également que 12 % des marques observées ne sont pas liées au cerveau, mais à d’autres structures du crâne.

Mieux comprendre l’évolution des capacités cognitives, une clef pour la recherche en neuroscience et en santé

Toutes ces observations posent les bases d’une méthode standardisée pour « relire » les endocrânes fossiles disponibles. La nouvelle approche permettra de ne pas tomber dans le piège « des surinterprétations » et ainsi mieux identifier les régions cérébrales chez les espèces humaines disparues.

Avec ces travaux, des perspectives immenses s’ouvrent pour mieux comprendre l’évolution du cerveau humain et répondre à de nombreuses questions jusqu’ici partiellement élucidées. Comment l’émergence des capacités cognitives complexes a-t-elle été rendue possible ? Comment le langage est-il apparu ? Pourquoi le cerveau présente-t-il  une latéralisation avec les différences fonctionnelles entre les deux hémisphères du cerveau ?

Même si, aux premiers abords, ces découvertes apparaissent éloignées des sujets santé et médecine, de réels liens existent. Ces connaissances pourront être utilisées pour orienter les travaux de recherche, par exemple, sur les origines biologiques profondes de certaines maladies.

Mieux comprendre l’évolution des capacités cognitives sur des millénaires pourra probablement fournir des clefs pour éclairer les troubles du langage, les troubles neurodéveloppementaux et certaines maladies neurodégénératives.