Ce “petit cerveau” contient de fait les trois quarts des neurones du cerveau. On lui donnait un rôle modeste de régulateur de nos mouvements. Son activité est en fait bien plus générale.
Le lien entre le cervelet et le mouvement est connu depuis le XIXe siècle. Les patients souffrant d’un traumatisme dans la région cérébrale avaient des difficultés évidentes d’équilibre et de mouvement, ne laissant aucun doute sur le fait que cela était essentiel à la coordination des mouvements. Au fil des décennies, les neuroscientifiques ont développé une compréhension détaillée de la manière dont les circuits neuronaux uniques du cervelet contrôlent la fonction motrice. L’explication du fonctionnement du cervelet semblait inébranlable.
Puis, en 1998, dans la revue Brain , des neurologues ont fait état de nombreux handicaps émotionnels et cognitifs chez des patients présentant des lésions du cervelet. Par exemple, en 1991, une étudiante de 22 ans est tombée en patinant sur glace ; un scanner a révélé une tumeur dans son cervelet. Après son retrait chirurgical, elle était devenue une personne complètement différente. Cette étudiante brillante avait perdu sa capacité à écrire avec compétence, à faire du calcul mental, à nommer des objets courants ou à copier un diagramme simple. Son humeur s’est aplatie. Elle s’est cachée sous des couvertures et s’est comportée de manière inappropriée, se déshabillant dans les couloirs et parlant comme un bébé. Ses interactions sociales, notamment la reconnaissance de visages familiers, étaient également altérées.
Ce cas et des cas similaires ont intrigué les auteurs. Ces fonctions cognitives et émotionnelles de haut niveau résident dans le cortex cérébral et le système limbique. “Le rôle précis du cervelet et la manière dont le cervelet l’accomplit restent à établir”, ont-ils conclu.
Malgré ces indices issus d’études cliniques selon lesquels les idées reçues étaient sur la mauvaise voie, les principales autorités insistaient toujours sur le fait que la fonction du cervelet était de contrôler les mouvements et rien de plus. “C’est un peu triste parce que cela fait 20 ans [que ces cas ont été signalés]”, a déclaré Diasynou Fioravante , neurophysiologiste à l’Université de Californie à Davis, qui a co-organisé le symposium de la conférence.
D’autres neurologues ont déjà remarqué des déficits neuropsychiatriques chez leurs patients, a déclaré la neuroscientifique Stephanie Rudolph de l’Albert Einstein College of Medicine, qui a co-organisé le symposium avec Fioravante. Cependant, il n’existait aucune preuve anatomique solide de la manière dont les circuits neuronaux uniques du cervelet pourraient éventuellement réguler les fonctions psychologiques et émotionnelles rapportées, de sorte que les rapports cliniques ont été négligés.
Aujourd’hui, une meilleure compréhension des circuits du cervelet prouve que ces études de cas ont raison et que la sagesse dominante est fausse.
Câblage de précision
Le schéma de câblage du cervelet est organisé et compacté avec précision pour concentrer les trois quarts des neurones du cerveau dans un lobe de 4 pouces. Le principal type de neurone du cervelet, appelé cellule de Purkinje, est largement ramifié comme un corail en éventail, mais aplati et presque bidimensionnel. Les pales du ventilateur sont les dendrites du neurone, qui reçoivent les signaux entrants. Ces neurones plats sont disposés en parallèle, comme si des millions de coraux éventails étaient empilés les uns sur les autres en un faisceau serré. Des milliers de minuscules neurones font passer les axones – les câbles de transmission du cerveau pour les impulsions électriques – perpendiculairement à travers la pile de dendrites, comme les fils d’un métier à tisser. Chaque axone se connecte aux dendrites de dizaines de milliers de cellules de Purkinje.
Ce niveau d’interconnectivité confère aux 50 milliards de neurones du cervelet une étonnante capacité d’intégration. Ce circuit, unique au cervelet, peut traiter d’énormes quantités de données provenant des sens pour réguler les mouvements du corps. Le mouvement fluide d’une ballerine sautant sur la scène nécessite que le cervelet traite rapidement les informations provenant de tous les sens tout en suivant les changements de position des membres, en maintenant l’équilibre et en cartographiant l’espace dans lequel le corps se déplace. Le cervelet utilise ces informations dynamiques pour contrôler les muscles avec un timing précis, et ce, dans le bon contexte social, motivé par l’émotion et la motivation.
La coordination de ces diverses fonctions nécessite d’exploiter presque tout ce que fait le cerveau – de la régulation de la fréquence cardiaque et de la pression artérielle, effectuée dans les régions profondes du cerveau, au traitement des informations sensorielles et émotionnelles, effectué par le système limbique. Cela nécessite également de s’impliquer dans les fonctions cognitives de plus haut niveau de compréhension, d’inhibition et de prise de décision dans le cortex cérébral préfrontal.