Dans l'intimité du cerveau

Le plan des bâtiments du centre Neurospin, sur le campus de Saclay. ©Commissariat à l'Energie Atomique (CEA) **Petite histoire de la connaissance du cerveau et de l’imagerie cérébrale** Siège de la conscience, le cerveau a été étudié tardivement au regard de l’anatomie générale. Bien que de nombreuses théories aient été échafaudées à son sujet au cours des siècles précédents, ce n’est qu’à la fin du XIXème siècle qu’un courant des neurosciences naissantes, la **neuropsychologie** , propose une méthode expérimentale de connaissance du cerveau. Cette méthode repose notamment sur l’idée qu’il est possible de transposer, en négatif, les liens entre structure et fonction cérébrales observés dans le cas d’un cerveau lésé sur un cerveau sain. Elle infère également la localisation des fonctions du cerveau humain de l’étude de cerveaux d’animaux. Les techniques d’**imagerie cérébrale** qui se développèrent après la Seconde Guerre Mondiale constituèrent une véritable révolution. Celles-ci permettront en effet progressivement d’avoir accès à l’**anatomie ** du cerveau, c’est-à-dire à la morphologie des différents éléments du système nerveux central, mais aussi de mieux comprendre son **fonctionnement** , c’est-à-dire la localisation de « régions » cérébrales dont on pense qu'elles sont responsables de telle ou telle activité motrice, sensorielle ou cognitive. Ces deux objectifs, "anatomique" et "fonctionnel", sont en fait complémentaires, et seront exploités par de nombreuses techniques d'imagerie.

L'objectif fonctionnel de l'imagerie : la localisation de certaines fonctions motrices, sensorielles ou cognitives.

L'objectif "fonctionnel" de l'imagerie : identifier la localisation de certaines fonctions motrices, sensorielles ou cognitives dans le cerveau. ©Commissariat à l'Energie Atomique (CEA) Néanmoins, l'imagerie permettant d’accéder à une connaissance anatomique du cerveau s'est développée **plus tôt** que celle permettant de mieux appréhender son fonctionnement. Cela se comprend aisément si l’on considère le fait que pour la connaissance anatomique, une simple **coupe statique** est nécessaire, alors que pour l’approche fonctionnelle, la variable temporelle devient cruciale. Les neurosciences considèrent en effet que, pour connaître les fonctions des diverses « régions » du cerveau humain, il suffit de croiser la réalisation d’une activité, mentale ou physique et l’observation au même moment d’un pic d’activité d’une certaine zone cérébrale. De ce fait, la **quasi-simultanéité** de la réalisation de l’action et l’activité d’une région cérébrale est un pré-requis pour inférer une corrélation entre ces deux évènements, ce qui exige que les appareils puissent **suivre en temps réel l’activité du cerveau** . C’est pourquoi, si les principales techniques d’imagerie délivrent des images de l’anatomie cérébrale à la fin des années 1970, il faudra attendre les années 1990 pour pouvoir observer le déroulement de l’activité cérébrale. Cette découverte permit notamment de remettre progressivement en cause l’idée d’une **association systématique et exclusive** entre une « région » du cerveau et une fonction. A cette vision mécaniste a succédé l’idée plus nuancée d’un **modèle cérébral en réseaux** , qui admet une certaine localisation des fonctions, couplée néanmoins avec des systèmes d'interaction entre ces zones, comme l'explique le philosophe et historien des sciences [Jean-Claude Dupont](http://www-ihpst.univ-paris1.fr/annuaire/webpage.php?id_fiche=57) : > « Chaque région cérébrale qui constitue le réseau possède des propriétés fonctionnelles spécifiques, mais la fonction cognitive émerge du réseau, constitué de régions en interactions fonctionnelles et anatomiques. »[[1]](#_ftn1). Le développement des techniques d’imagerie cérébrale semble ainsi avoir contribué à appuyer la position des partisans de **l’unité de l’esprit** , puisque toute activité mentale résulte d'une sollicitation globale du cerveau. **Les principales techniques d’imagerie cérébrale fonctionnelle "tracent" l’afflux sanguin provoqué par l’activité du cerveau**

Le neurologue Paul Broca (1824-1880).

Le neurologue Paul Broca (1824-1880). ©Hulton Getty Comment les diverses méthodes d’imagerie rendent-elles compte de l’activité du cerveau ? Certaines techniques, la TEP et l'IRM fonctionnelle, reposent sur deux hypothèses conjointes, comme l’explique Denis Le Bihan[ dans une interview au journal Le Monde](http://www.lemonde.fr/savoirs-et-connaissances/article/2002/10/21/denis-le-bihan-voir-le-cerveau-penser_295001_3328.html ). Première hypothèse, **certaines zones du cerveau sont sollicitées lors de la réalisation d’une action spécifique** . Cette idée a été énoncée par Paul Broca en 1861, après qu’il eut réalisé l’autopsie d’un individu souffrant de troubles de la parole, dont le cerveau comportait une lésion locale importante dans l’hémisphère gauche. Seconde hypothèse, lorsqu’elles sont sollicitées, ces zones requièrent davantage d’oxygène. Celui-ci étant transporté par le sang, on observe donc généralement un **afflux sanguin local** vers ces régions du cerveau. Cette seconde hypothèse a été formulée par C. S. Roy et C. S. Sherrington en 1890. Ces techniques d’imagerie vont alors tenter de suivre l'afflux sanguin, conçu comme un indice de localisation de l'activité cérébrale, en ayant recours à **deux types de "traceurs"** : une eau faiblement radioactive, et le fer naturellement contenu dans le sang. *La Tomographie par Emission de Positons (TEP) : une injection d’eau faiblement radioactive*


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