Néocortex: structure, fonctions et pathologies

Le néocortex ou néocortex est une structure divisée en fines couches qui recouvrent le cerveau des mammifères. Cela différencie le cerveau des mammifères de celui des autres animaux, car il n'est pas présent chez les oiseaux ni les reptiles. En outre, il présente des différences marquées entre les différentes espèces de mammifères.

Par exemple, si nous comparons le cerveau d'une souris, d'un singe et d'un humain; il est possible d'observer que la taille et les circonvolutions sont très différentes.

Ainsi, dans le cerveau d'une souris, le néocortex n'occupe que la partie supérieure de cet organe. De plus, sa surface est mince et a à peine des virages. Tandis que, dans le cerveau des singes et des humains, cette région présente de nombreuses convolutions et entoure presque tout le cerveau.

Les dauphins sont des mammifères qui ont plus de neurones du néocortex. Bien que la différence entre les humains et les autres espèces, c’est que l’épaisseur du néocortex est beaucoup plus grande et ses convolutions encore plus nombreuses. Cela semble symboliser la capacité à mettre en œuvre des compétences cognitives beaucoup plus complexes.

On l'appelle "neo", ce qui signifie "nouveau", car il s'agit de la nouvelle partie du cortex cérébral évolutive.

Cependant, il peut aussi être appelé "isocórtex" ou "neopalio". Certains auteurs utilisent le néocortex et le cortex cérébral (ou cortex) indistinctement, bien que ce dernier inclue également des structures sous-corticales telles que l'hippocampe et le cortex péririnal.

Dans l'espèce humaine, le néocortex est la plus grande partie du cerveau et recouvre les deux hémisphères cérébraux. Le reste des structures s'appelle "allocorteza".

Le néocortex est responsable de diverses fonctions. Par conséquent, lorsqu'un type de blessure survient dans cette zone, la perte de certaines capacités cognitives est courante.

Selon la localisation du dommage, l'aptitude à établir des relations sociales de manière appropriée, à comprendre le langage, à contrôler les mouvements ... peut se détériorer et la perception visuelle et spatiale peut être altérée, entre autres choses.

Dans le passé, ils ont étudié les fonctions cognitives et leur localisation dans le cerveau en observant le comportement des patients blessés.

Ainsi, si un groupe important de patients qui avaient endommagé la même zone du néocortex avaient des difficultés à exécuter les mêmes tâches, une relation entre la localisation du cerveau et les compétences était établie.

Grâce à cela, on sait que le néocortex est composé de plusieurs zones ayant des fonctions différentes. De nombreuses zones sont présentes chez plusieurs espèces de mammifères. Tandis que d’autres, telles que la vision de la couleur ou la capacité de parler, ne concernent que quelques espèces spécifiques.

Théorie du cerveau trine

Le concept de néocortex a également été élargi avec la célèbre théorie du cerveau triple développée par Paul MacLean dans les années 1950.

Ce modèle a tenté d'expliquer la structure du cerveau humain associée à l'histoire évolutive de l'espèce. MacLean a ainsi défendu l’existence de trois types de cerveau: le cerveau reptilien, le limbique et le néocortex.

Le premier est le plus ancien et régule les fonctions vitales les plus élémentaires du corps, telles que la température, la fréquence cardiaque ou l'équilibre. Chez l'homme, cela englobe le tronc cérébral et le cervelet.

Le limbique est associé aux mammifères et est associé à la mémoire et aux émotions. Chez l'homme, il comprend des structures telles que l'hippocampe, l'amygdale et l'hypothalamus.

Alors que le néocortex, a commencé à se développer chez les primates et a atteint son développement maximum dans l'espèce humaine.

Il comprend les deux hémisphères cérébraux, auxquels nous devons l’apparence du langage, de la pensée abstraite, de l’imagination, de la maîtrise de soi, etc. C'est-à-dire des fonctions cognitives supérieures.

Cette structure est flexible et possède des compétences d'apprentissage et d'adaptation pratiquement illimitées.

Ces trois zones du cerveau n'agissent pas de manière indépendante, mais travaillent ensemble pour atteindre des objectifs. D'innombrables liens entre eux ont été observés, s'influençant mutuellement.

Par exemple, il existe des liens importants entre le système limbique et le néocortex. Ainsi, par l'action du néocortex, nous pouvons contrôler nos émotions et les adapter à chaque contexte.

Structure du néocortex

Le néocortex mesure entre 2 et 4 millimètres d'épaisseur et compte quelque 30000 millions de neurones. Chez les primates et les humains, il est plein de sillons et de crêtes (convolutions). Ces plis sont dus à la forte augmentation de leur taille.

Toutes les personnes ont un cerveau présentant le même motif de convolutions et de rainures, bien que certains détails puissent légèrement varier d’un individu à l’autre.

En outre, il existe des troubles neurodéveloppementaux dans lesquels ces tournants ne se développent pas car ils devraient conduire à divers changements cognitifs. De même, ils peuvent être perdus avec des maladies dégénératives telles que la maladie d'Alzheimer.

Chez l'homme, le néocortex constitue environ 76% du volume du cerveau. Cette structure apparaît au stade embryonnaire du télencéphale dorsal. Il se divise peu à peu en lobes célèbres: l'occipital, le pariétal, le temporal et le frontal.

Ces lobes se distinguent par leurs fonctions. Ainsi, l'occiput se distingue par le cortex visuel primaire (traiter la vision). Tandis que le temporel, il a le cortex auditif primaire (pour les sons). Le pariétal correspond aux sensations tactiles, à la perception du corps et aux capacités visuospatiales.

Chez l'espèce humaine, le lobe frontal a des fonctions très complexes et avancées par rapport à d'autres espèces. Comme le traitement du langage (zone de Broca), un comportement socialement souhaitable et un contrôle émotionnel.

Il existe deux types de cortex dans le néocortex en fonction de l'architecture des corps cellulaires: le néocortex lui-même et le procortex. Ce dernier se trouve dans certaines parties du cerveau telles que le gyrus cingulaire, l'insula, le gyrus de l'hippocampe ou la région sous-calleuse.

Le néocortex est le tissu cérébral le plus développé, comme en témoigne son organisation et son nombre de couches.

Il est constitué de matière grise, c'est-à-dire du corps des cellules nerveuses non myélinisées. Il recouvre une zone plus profonde de la substance blanche, à savoir les axones (extensions neuronales) remplis de myéline.

Cependant, bien que le néocortex remplisse des fonctions cérébrales plus complexes, les différences cellulaires ne sont guère observées par rapport aux autres parties du cerveau.

Alors, qu'est-ce qui rend le néocortex si spécialisé? Apparemment, ce qui le distingue, c'est sa capacité à créer, modifier et contrôler un grand nombre de connexions neuronales. Il génère une structure tellement dynamique et flexible qu’il permet un grand échange d’informations entre les différents circuits neuronaux.

Couches du néocortex

Le néocortex a une structure pratiquement uniforme, c'est pourquoi on l'appelle aussi "isoortex". Il est composé de 6 couches horizontales de cellules nerveuses numérotées de I à VI. Le premier est le plus récent, tandis que le sixième est le plus ancien.

Ils sont organisés selon une perspective phylogénétique, c’est-à-dire que chacun découle d’un moment d’évolution différent. Ainsi, à mesure que l'espèce évoluait, de nouvelles couches ont été développées.

Ces couches contiennent à la fois des neurones excitateurs (environ 80%) et inhibiteurs (20%). Les premiers activent d'autres neurones, tandis que les derniers les bloquent.

Les couches sont principalement composées de "cellules types" ou "cellules denses" et de connexions entre elles. Les couches se différencient par les types de cellules nerveuses prédominantes, leur arrangement et leurs connexions.

La couche IV est plus petite et se trouve dans le cortex moteur primaire. C'est le récepteur principal de l'information sensorielle. Par la suite, il transmet ces informations à d'autres couches afin qu'elles soient traitées et interprétées.

De cette manière, cette couche reçoit une grande partie des connexions synaptiques des structures sous-corticales telles que le thalamus. C'est parce que le thalamus est connecté à différents organes sensoriels tels que l'oreille ou les yeux.

Les couches II et III envoient des projections principalement à d’autres parties du néocortex. Tandis que les couches V et VI transmettent généralement des informations en dehors du cortex, telles que le thalamus, le tronc cérébral ou la moelle épinière.

Colonnes du néocortex

Dans le néocortex, les structures verticales appelées colonnes sont également distinguées. Ce sont des zones d'environ 0, 5 millimètre de diamètre et d'une profondeur de 2 millimètres.

Apparemment, chaque colonne est associée à la perception sensorielle de chaque partie du corps. Bien qu'il existe également certains dédiés à percevoir les sons ou les éléments visuels.

Il semble y avoir environ 500 000 colonnes chez l’être humain, chacune contenant 60 000 neurones.

Cependant, ils sont difficiles à définir et il n’existe pas de consensus clair sur leur anatomie, leur taille ou leurs fonctions spécifiques.

Fonctions du néocortex

Les fonctions principales du néocortex sont:

- Perception sensorielle: dans le néocortex, il existe des zones qui traitent et interprètent les informations qui proviennent de nos sens.

- Générer des ordres moteurs: grâce à cette structure cérébrale, nous pouvons faire des séquences de mouvements que nous ne remarquons même pas. Dans cette zone, tous les schémas moteurs nécessaires pour marcher, écrire ou jouer d'un instrument, par exemple, sont planifiés.

- Raisonnement spatial: il existe des régions du néocortex impliquées dans la compréhension de l'espace et agissant en relation avec celui-ci. Il sert également à guider et à situer les éléments.

- Langue: il s'agit d'une capacité humaine unique qui nous distingue du reste des animaux. Il existe des zones du néocortex qui nous prédisposent à apprendre les sons de la langue et à les produire. En plus d'associer certains groupes de sons ou symboles écrits à une signification.

- Les fonctions dites exécutives telles que le raisonnement, la prise de décision, la maîtrise de soi, la concentration, la réflexion personnelle, la résolution de problèmes, etc. C'est-à-dire la capacité de savoir comment se comporter à chaque instant et de mener une série de comportements pour atteindre un objectif.

- Apprentissage, mémoire et sommeil: il a été prouvé que le néocortex est également essentiel pour le stockage des connaissances.

En fait, certaines parties du néocortex semblent être le siège de la mémoire sémantique, liée aux connaissances générales sur le monde. Par exemple, ce que nous apprenons à l’école, comme Paris est la capitale de la France.

La même chose se produit avec la mémoire autobiographique, qui est celle qui est associée à des événements importants de notre vie personnelle.

Les informations de type instrumental sont également stockées, c'est-à-dire impliquant des comportements automatiques tels que conduire ou faire du vélo.

D'autre part, certains neurones du néocortex s'activent également pendant le sommeil. Il semble que le néocortex interagisse avec l'hippocampe pendant que nous dormons, ce qui aide à consolider et à corriger ce que nous avons appris pendant les périodes de réveil.

Néocortex et évolution

Pour que le néocortex puisse évoluer vers une taille plus grande, il est nécessaire que le cerveau de l'espèce soit plus grand afin de pouvoir le supporter.

Le néocortex est également présent chez d'autres primates en plus de l'homo sapiens. Une plus grande taille du néocortex par rapport au reste du cerveau est liée à différentes variables sociales telles que la taille du groupe, ainsi que la complexité des relations sociales (concurrence, coopération, union, etc.).

L'augmentation de la taille du néocortex a impliqué de manière évolutive un plus grand contrôle inhibiteur. Cela peut expliquer la transformation des comportements et une plus grande harmonie sociale vis-à-vis de nos ancêtres.

Les humains ont un grand néocortex par rapport aux autres mammifères. Ainsi, par exemple, il existe un rapport de matière grise néocorticale de 30: 1 à la taille de la moelle dans le tronc cérébral des chimpanzés. Chez l'homme, ce rapport est de 60: 1.

Pathologies ou lésions du néocortex

Comme le néocortex a une grande extension chez l'homme, il est facile pour toute lésion acquise d'impliquer cette structure. Comme cela peut arriver après une lésion cérébrale traumatique, un accident vasculaire cérébral ou des tumeurs.

En outre, il est important de mentionner que, selon la région du néocortex où les dommages sont causés, les symptômes varient. Il est possible que le patient éprouve des difficultés à utiliser le langage ou à percevoir des objets dans l'espace. Ou, au contraire, qui souffrent de problèmes d'inhibition et adoptent des comportements indésirables.

Le néocortex peut également être affecté par des maladies neurodégénératives. Comme dans le cas de la maladie d’Alzheimer, par exemple, la transmission des informations du néocortex sensoriel au néocortex préfrontal est interrompue.

Cela conduit à des symptômes tels que des altérations des capacités cognitives, des changements de personnalité et de la démence.

Si la dégénérescence englobe le lobe temporal, une démence sémantique peut apparaître. C'est-à-dire une dégénérescence progressive de la mémoire associée à des faits sémantiques (choses apprises de notre culture, ce qu'on nous enseigne à l'école, données sur l'utilisation de la langue, etc.)