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    Cerveau d'Einstein, des sillons d'exception  
    Elena Sender - Sciences et Avenir, no.791 - 2013-01-01      
    Une anthropologue américaine a cartographié le cerveau du célèbre physicien à partir de clichés jusqu'alors méconnus. Résultat : des repliements uniques qui auraient contribué à davantage de connexions neuronales.  
    Le cerveau d'Albert Einstein était bel et bien différent du nôtre. C'est l'extraordinaire découverte que vient de réaliser Dean Falk, anthropologue de l'université de l'Etat de Floride, qui a analysé 14 photos inédites du cerveau du génie - la collection la plus complète jamais étudiée - et les a comparées avec les clichés de 85 autres cerveaux. Résultat publié dans Brain : les circonvolutions du cortex cérébral (couche externe) du père de la théorie de la relativité sont plus complexes que la moyenne dans certaines zones spécifiques, notamment le cortex préfrontal (raisonnement, planification), mais aussi les lobes pariétaux, impliqués dans les capacités mathématiques et la vision dans l'espace. Un nouvel épisode dans «la saga du cerveau d'Einstein» qui a débuté le 18 avril 1955, jour de la mort du savant considéré comme le symbole de I'intelligence humaine.  
   

Photographies des surfaces latérales gauche et droite du cerveau d'Einstein cartographiées pour la première fois précisément par l'anthropologue Dean Falk.

 
    Décédé à 76 ans à l'hôpital de Princeton (New Jersey, Etats-Unis), Albert Einstein est aussitôt transféré dans le service de médecine légale du Dr Thomas Harvey, 42 ans. A la demande de la famille, celui-ci pratique une autopsie diagnostiquant la cause du décès, une rupture d'anévrisme de l'aorte abdominale. Mais Harvey prend alors une initiative audacieuse : il prélève l'encéphale du physicien, sans autorisation. Le reste du corps (excepté les yeux, prélevés par son ophtalmologiste) est incinéré, ses cendres dispersées dans un lieu inconnu, le savant ne voulant pas que l'on voue le moindre culte à sa personne. Dès lors, ce cerveau va devenir l'objet de tous les fantasmes. Et si le secret du génie humain se cachait dans ses circonvolutions ? Thomas Harvey tente de répondre, Première surprise : l'illustre cerveau pèse 1230 g contre 1350 g en moyenne chez un homme. «Ce qui montre clairement qu'un cerveau volumineux n'est pas la condition nécessaire à une "intelligence exceptionnelle", commentera Harvey des années plus tard. Il il pratique ensuite 40 mesures au compas et mitraille l'organe avec son appareil photo, un Exakta 35 mm, prenant des douzaines de clichés en noir et blanc "sous tous les angles", du cerveau entier, puis des deux hémisphères. Harvey sort alors son scalpel : «Les hémisphères cérébraux ont été découpés en environ 240 blocs de 10 cm2 dont l'emplacement a été noté sur les photographies. Ensuite les blocs ont été plongés dans de la celloïdine et on a effectué des coupes histologiques.» Il prépare ainsi des centaines de lames pour microscopes. Cinquante-sept ans plus tard, celles-ci sont désormais consultables sur IPad !  
   

Les lobules pariétaux inférieurs (au-dessus de la zone verte) impliqués dans les capacités mathématiques et la vision spatiale sont, chez le savant, asymétriques et surtout plus larges que la moyenne.

 
    Pourtant, Thomas Harvey ne publie rien. En 1960, il disparaît même de la circulation avec ses précieux bocaux de formol. Ce n'est qu'en 1978 que Steven Levy, alors journaliste au New Jersey Monthly, retrouve sa trace à Wichita (Kansas). «Après un moment, il a admis qu'il était toujours en possession du cerveau, raconte-t-il. Il a marché vers une caisse marquée "Cidre Costa" et en a sorti deux bocaux dans lesquels il y avait les restes du cerveau qui a changé le monde […] Il m'a dit que jusqu'ici il n'avait rien trouvé qui indique la nature physique de ce qui rendait ce cerveau spécial.» L'article relance cependant l'intérêt médiatique. Harvey enchaîne les interviews... avant de disparaître à nouveau, avec ses bocaux. Ce n'est qu'en 1982 qu'il finit par accepter de partager un peu de son trésor avec ses confrères. Il envoie quelques centimètres cubes du cerveau à Marian Diamond, neuroanatomiste à l'université de Berkeley (Californie) et, ensemble, ils signent en 1985 un premier article retentissant. Leur conclusion : le lobule pariétal inférieur gauche (impliqué dans les tâches de raisonnement mathématique et la vision dans l'espace) contient lm plus haut taux de cellules gliales (cellules nourricières et protectrices des neurones) que la moyenne. A partir de là, pas moins de 18 chercheurs vont avoir l'honneur de recevoir un échantillon des précieux tissus, des photographies ou des lames histologiques en provenance du Docteur Harvey.  
   

Albert Einstein vers 1935.

 
    Si certaines études n'aboutissent à rien, comme le séquençage d'ADN réalisé par Charles Boyd en 1988, en raison d'un matériel trop dégradé, six publications scientifiques en bonne et due forme en résultent. Parmi elles, Anderson et Harvey (1996) découvrent une haute densité de neurones dans le lobe frontal droit; Kigar (1997) rapporte un taux élevé de cellules gliales dans les cortex temporaux; Colombo (2005) de plus large astrocytes (cellules du système nerveux central). Mais le travail plus important sera accompli par Thomas Harvey et Sandra Witelson, neurologue à l'université MacMaster de Hamilton (Canada) : le cerveau du savant est comparé à ceux de 35 hommes et 56 femmes «normaux». Leur conclusion : «L'anatomie du cerveau d'Einstein se situe dans les limites de la normale sauf en ce qui concerne les lobes pariéaux qu'il avait hypertrophiés. De plus, dans les deux hémisphères, la morphologie de la scissure de Sylvius - aujourd'hui appelée sillon latéral - est unique par rapport à celle observée sur les cerveaux témoins. Enfin, il manque l'opercule pariétal, zone cérébrale qui contrôle les mouvements fins de la main. L'intelligence d'Einstein dans ces domaines cognitifs et son mode de pensée scientifique, tel qu'il l'a lui-même décrit, pourraient être liés à l'anatomie typique de ses lobules pariétaux inférieurs. Une région pariétale inférieure plus étendue que la normale a été observée chez d'autres physiciens et mathématiciens, affirment les auteurs.  
   

Les coupes histologiques sur iPad

 
    Tout le monde peut désormais examiner les méandres du cerveau d'Einstein, grâce à l'application iPad "Einstein Brain Atlas" en vente sur iTunes. On accède alors à plus de 500 lames de tissu cérébral. Il suffit de zoomer pour les observer comme à travers un microscope. Ces échantillons prélevés par Thomas Harvey en 1955 avaient été légués en 2010 au Musée national de la santé et de la médecine de Chicago. Le musée a obtenu en 2012 des fonds privés pour scanner et numériser cette collection, qui est donc désormais accessible au grand public. Peu mise en valeur, cette collection n'a qu'un intérêt historique. Les 7,99 € de l'application sont reversés au musée de Chicago et au Musée national de la santé et de la médecine du ministère de la Défense à Silver Spring (Maryland).  
   

 

 
    Tous ces résultats, l'anthropologue Dean Falk les connaît par coeur. Spécialiste de l'évolution du cerveau chez les primates supérieurs, elle a étudié pendant des décennies la relation entre le cortex cérébral et l'évolution de l'intelligence et de la cognition. Son rêve était d'étudier le cerveau du «génie». Elle publie une première étude en 2006 s'appuyant sur quelques mauvaises photographies. «Je savais qu'il devait y en avoir d'autres de bonne qualité, mais je ne parvenais pas à mettre la main dessus», explique-t-elle, Objectif : donner une vue d'ensemble sans se focaliser sur des petites parties. Le décès de Thomas Harvay en 2007, débloque la situation. Sa famille lègue en effet ce qu'il reste du trésor au National Museum of Health and Medicine de Chicago, et Dean Falk reçoit (enfin) 14 photographies jamais étudiées en 2012. «Pour la première fois, celles-ci permettaient 'identification en détail des sillons et des autres paramètres de la morphologie externe, s'enthousiasme-t-elle. Son équipe passe alors des mois à suivre chaque circonvolution, chaque sillon, pour les identifier et cartographier le cerveau pour la première fois. «J'en rêvais la nuit ! confie-t-elle. Comme nos ancêtres ont grandi en taille, le cerveau a eu tendance à se plisser, un moyen d'augmenter le volume dans un crâne. Les gens "normaux" naissent tous avec les mêmes repliements élémentaires, la variabilîté portant sur le nombre et la forme des petites circonvolutions.» Elle rédige 24 pages de descriptions anatomiques détaillées des renflements (gyrus), des sillons, et des fissures (sillons profonds) du cerveau d'Einstein. Puis elle le compare à 85 cerveaux témoins. «Einstein avait des cortex préfrontaux extraordinaires, avec des repliements complexes qui ont pu contribuer à ses capacités cognitives remarquables» affirme-t-elle. Car qui dit repliements plus complexes dits davantage de connexions. «En général, l'expansion des repliements dans une zone spécifique suggère qu'il peut y avoir une augmentation du taux de neurones dans cette région et, de fait, une augmentation de la complexité de leurs connexions.»  
   

Thomas Harvey, en 2005, avec les deux bocaux contenant les restes du cerveau d'Einstein, qu'il avait prélevé juste après le décès du savant.

 
    Mais ses découvertes ne s'arrêtent pas là ! Les cortex dUs somatosensoriels et moteurs, proches de la région qui représente le visage et la langue, étaient très étendus. Les lobes pariétaux étaient également inhabituels et ont pu fournir le substrat neurologique pour ses dons mathématiques et de vision dans l'espace comme d'autres auteurs l'ont suggéré.» En revanche, les conclusions de Dean Falk contredisent celles de Thomas Harvey : «Il n'y a pas de manque d'opercule pariétal et de scissure de Sylvius inhabituelle.» De quoi alimenter une prochaine controverse de spécialistes. La saga du cerveau d'Einstein n'est pas terminée.  
Question à   Dean Falk, anthropologue, professeure à l'université d'Etat de Floride  
   

Est-ce pertinent d'essayer de relier l'anatomie du cerveau aux capacités mentales, à l'instar de la phrénologie ?

 
    «Nous avons formulé des conclusions prudentes»  
    La phrénologie - cette théorie selon laquelle la morphologie d'un crâne reflète des capacités cognitives - était une pseudo-science au XIXe siècle non basée sur des données. Elle s'appuyait cependant sur l'hypothèse, correcte, que des aires localisées du cerveau sont activées durant des tâches spécifiques (langage, vision...). Le cortex cérébral - que l'on peut étudier sur les photos d'Einstein - est l'aire des pensées conscientes supérieures. L'imagerie médicale a montré qu'une partie de cette fonction est localisée dans certaines régions de certains lobes. Quand la littérature scientifique l'a permis, nous avons donc formulé des conclusions prudentes sur les possibles implications fonctionnelles de certaines parties inusuelles du cortex cérébral d'Einstein. C'est de la science, pas de la phrénologie.  
       
  top Sciences et Avenir, no.791 - 2013-01-01