Certains d’entre vous ont peut-être le projet de poursuivre des études à l’étranger dans le domaine des neurosciences. Les avancées techniques et médicales ne cessent d’avancer en ce domaine passionnant. Alors, quelles nouveautés sur le cerveau humain ? 

Comment fonctionne le cerveau humain ?

Tout d’abord, commençons par une petite anatomie de cet organe aux possibilités infinies. Le cerveau avec la moelle épinière constitue le système nerveux central, capable d’intégrer les informations, de contrôler la motricité et d’assurer les fonctions cognitives. Il pèse environ 1,3 kg dont (75% d’eau) et est l’organe le mieux protégé, d’une part parce qu’il baigne dans le liquide céphalo-rachidien, réduisant les effets des chocs et d’autre part car il est recouvert par 3 enveloppes : les méninges.

Il consomme 15 à 20% de l’énergie produite par l’organisme, essentiellement du glucose, sucre simple fourni par l’alimentation. Il est parcouru par un grand nombre de vaisseaux sanguins permettant un apport important en oxygène. Le cerveau est constitué de 2 hémisphères (droit et gauche) réunit par le corps calleux.

Chaque hémisphère cérébral est formé du lobe frontal, lieu du raisonnement, fonctions du langage, coordination motrice volontaire ; du lobe pariétal, siège de la conscience du corps et de l’espace environnant ; du lobe occipital, permettant l’intégration des messages ; du lobe temporal, centre de l’audition, de la mémoire et des émotions ; du lobe limbique pour traiter les informations concernant les émotions, les affects et la mémoire ; et du lobe de l’insula permettant de traiter la douleur, les odeurs et le gout.

Le cervelet contrôle l’équilibre et la coordination des mouvements et le tronc cérébral sert de point de passage entre les hémisphères cérébraux et la moelle épinière. En clair et vous l’aurez compris, le cerveau est le principal organe du système nerveux. C’est lui qui dirige les fonctions internes du corps humain.

Scientifiquement le cerveau constitue un enjeu majeur car il renferme encore des mystères tant dans son développement, dans son fonctionnement normal et pathologique que dans ses facultés d’adaptation. Il est essentiel aujourd’hui pour les neurosciences de percer les mécanismes de la genèse de nos facultés intellectuelles, de nos émotions, et des comportements moteurs qui en sont l’expression.

Et enfin, le défi médical d’aujourd’hui est de comprendre le cerveau malade dans le cadre de maladies neurologiques (Alzheimer, Parkinson, SLA, sclérose en plaques, épilepsie…) ou psychiatriques (dépression, schizophrénie, autisme, TOC…) pour développer les traitements de demain.

D’un point de vue philosophique, le cerveau est l’organe qui perçoit, qui pense, et qui agit. C’est donc lui qui permet de donner un sens à l’existence. Le cerveau contrôle toutes nos pensées et la plupart de nos mouvements. Même s’il ne représente que 2 % du poids total du corps, il consomme 20 % de l’énergie produite.

Cette structure anatomique est appelée tronc cérébral et représente le centre du cerveau. Le neurone est l’unité de travail de base du cerveau. Votre cerveau est composé de milliards et de milliards de neurones, qui ont tous besoin de communiquer les uns avec les autres. Cela se fait avec des signaux chimiques et électriques.

Des avancées considérables dans la connaissance du cerveau

Longtemps mystérieux, le cerveau n’en finit pas de nous dévoiler ses secrets les plus étonnants. Les découvertes médicales en neurosciences se multiplient au rythme des progrès réalisés dans l’exploration du cerveau, et à la mesure de l’enthousiasme des chercheurs en médecine, physique, informatique ou biologie.

Plusieurs axes de recherches témoignent de la vigueur de l’activité scientifique, dans l’étude de la neuroplasticité (La plasticité neuronale est la faculté du cerveau à récupérer et à se restructurer ; cette capacité adaptative permet au cerveau de récupérer après des traumas, troubles ou lésions.), le développement de la neuro-imagerie ou encore la modélisation numérique du cerveau.

D’une meilleure connaissance de l’activité cérébrale découlent d’importantes applications, particulièrement dans le domaine médical, à l’image des fascinantes Interfaces cerveau-machine. Insistons un peu sur cette notion de neuroplasticité car elle est passionnante. La neuroplasticité est la capacité de notre cerveau à se réorganiser quand il y a un changement dans notre environnement. Ainsi lors d’un apprentissage, les synapses ont la qualité d’augmenter les messages électriques d’un neurone à l’autre (une synapse est la région de contact entre deux neurones ou entre un neurone et une autre cellule).

D’autres propriétés apparaissent dans le phénomène de plasticité. Le recyclage neuronal mis en évidence par des travaux de recherche sur l’apprentissage de la lecture montre que les réseaux de neurones qui décodent les mots auraient une autre fonction avant que nous apprenions à lire : ils servent à reconnaître les visages et les objets.

Une découverte récente montre que lorsque l’hippocampe, région qui gère les apprentissages et la mémoire subit une lésion, des circuits de remplacement se mettent en place au niveau du cortex préfrontal situé à l’avant du crâne. Autre notion : la modélisation numérique du cerveau.

Modéliser numériquement un cerveau humain consiste à reproduire dans une mémoire informatique, la physiologie des neurones et la cartographie des circuits neuronaux à l’origine des fonctions cognitives (mémoire, raisonnement). Comme dans un simulateur de vol, on pourra naviguer à travers les neurones, voir leurs liaisons, et la façon dont réagit le système nerveux lors de stimulations.

Cette nouvelle approche permet la compréhension  du fonctionnement du cerveau dans son ensemble. Cela se concrétise au travers du projet européen « Human brain project (HBP) ». Ce projet étendu sur une période de 10 ans (2013-2023)  innovera en matière informatique. Il fera appel à un ordinateur d’une puissance de calcul d’un milliard de milliards d’opérations à la seconde.

De nouveaux concepts de puces électroniques pourront mimer le fonctionnement d’un neurone biologique. Ce projet aura aussi des applications innovantes en médecine. Les données cliniques des maladies neurologiques seront intégrées et permettront de faire des simulations pour trouver de nouveaux traitements.

Enfin, côté formation et pour des études à l’étranger, sachez qu’il existe de nombreux masters en neurosciences. Ainsi, pour des études en Espagne, on trouve notamment Neurosciences Business School (NBS) dans la ville de Barcelone. L’établissement propose un master en Neuromarketing en cursus bilingue anglais/espagnol. Pour des études en France, l’université de Bordeaux propose un master Neurosciences Parcours Nerasmus, Erasmus Mundus.

Il s’agit d’un cursus international qui a pour ambition d’assurer une formation supérieure et internationale dans les différents champs des Neurosciences. De par la diversité des approches enseignées, qui reposent de façon équilibrée sur des enseignements théoriques et pratiques, cette mention donne aux étudiants une formation élargie, à caractère pluridisciplinaire, qui leur permet d’aborder la recherche sur le système nerveux dans toutes ses dimensions et facilitera leur insertion professionnelle. Il ne s’agit évidemment que de quelques exemples de formations à l’étranger qui sont nombreuses.