Le cerveau a subi des changements remarquables au cours de son évolution. Les cerveaux les plus primitifs ne sont guère plus que des amas de cellules regroupées à l’avant d’un organisme. Ces cellules traitent les informations reçues des organes sensoriels également situés à la tête.

Les humains ont le plus gros cerveau proportionnellement à leur taille corporelle de toutes les créatures vivantes.

Au fil du temps, les cerveaux ont évolué. Les cerveaux des animaux vertébrés se sont développés à la fois en taille et en sophistication. Les humains ont le plus gros cerveau proportionnellement à leur taille de toutes les créatures vivantes, mais aussi le plus complexe. Les différentes régions du cerveau se sont spécialisées et possèdent des structures et des fonctions distinctes. Par exemple, le cervelet est impliqué dans le mouvement et la coordination, tandis que le cortex cérébral est impliqué dans la mémoire, le langage et la conscience.

Les comportements peuvent influencer le succès d’une espèce, ils ont donc été façonnés par l’évolution.

En comprenant comment le cerveau humain a évolué, les chercheurs espèrent identifier la base biologique des comportements qui distinguent les humains des autres animaux. Le comportement peut influencer le succès d’une espèce, il est donc raisonnable de supposer que les comportements humains ont été façonnés par l’évolution. Comprendre la biologie du cerveau peut également éclairer de nombreuses conditions liées au comportement humain, comme la dépression, l’autisme et la schizophrénie.

Taille du cerveau et intelligence

Le cerveau humain est environ quatre fois plus gros que celui d’un chimpanzé et environ 15 fois plus gros que celui d’une souris.

Si vous deviez mettre un cerveau de souris, un cerveau de chimpanzé et un cerveau humain l’un à côté de l’autre et les comparer, il pourrait sembler évident pourquoi les espèces ont des capacités intellectuelles différentes. Le cerveau humain est environ quatre fois plus grand que celui du chimpanzé et environ 15 fois plus grand que celui de la souris. Même en tenant compte des différences de taille corporelle, les humains ont des cerveaux exceptionnellement grands.

La taille n’est pas toujours meilleure

Mais la taille ne fait pas tout. Des études ont montré qu’il n’y a pas de relation particulièrement forte entre la taille du cerveau et l’intelligence chez l’homme. Ce constat est encore renforcé lorsque nous comparons le cerveau humain au cerveau de Neandertal. Comme il n’existe pas de cerveau de Néandertalien aujourd’hui, les scientifiques doivent étudier l’intérieur des crânes fossiles pour comprendre le cerveau qui s’y trouvait. Le cerveau néandertalien était tout aussi grand que le nôtre, en fait probablement plus grand.

Les crânes des humains modernes, bien que généralement plus grands que ceux de nos ancêtres antérieurs, ont également une forme différente. Cela suggère que le cerveau moderne a une forme moins fixe que celui des humains antérieurs et qu’il peut être influencé au cours de sa vie par des facteurs environnementaux ou génétiques (c’est ce qu’on appelle la plasticité).

On observe des différences intéressantes lorsqu’on compare le schéma de croissance du cerveau des humains à celui des chimpanzés, nos plus proches parents vivants. Les deux cerveaux se développent régulièrement au cours des premières années, mais la forme du cerveau humain change considérablement au cours de la première année de vie. Au cours de cette période, le cerveau en développement va capter des informations de son environnement fournissant une opportunité pour le monde extérieur de façonner les circuits neuronaux en croissance.

Une analyse du crâne d’un enfant néandertalien a montré que leurs modèles de croissance étaient plus similaires à ceux du chimpanzé qu’à ceux des humains modernes. Cela suggère que, bien que les cerveaux des humains modernes et des Néandertaliens aient atteint une taille similaire à l’âge adulte, cela a été obtenu grâce à des schémas de croissance différents dans différentes régions du cerveau.

Une contrainte majeure sur la taille du cerveau humain est la ceinture pelvienne, qui (chez les femmes) doit faire face aux exigences de la mise au monde d’un bébé à grosse tête. Les humains ont évolué de manière à étendre la période de croissance du cerveau pour inclure la période qui suit la naissance. Cette différence subtile dans le développement précoce pourrait avoir eu de grandes implications pour notre survie.

Le langage et le développement du cerveau

Le langage est probablement la caractéristique clé qui nous distingue des autres animaux. Grâce à nos compétences linguistiques sophistiquées, nous pouvons transmettre des informations rapidement et efficacement aux autres membres de notre espèce. Nous pouvons coordonner ce que nous faisons et planifier des actions, des choses qui auraient fourni un grand avantage au début de notre évolution.

Pour comprendre ce que quelqu’un dit, nous devons détecter son discours et transmettre cette information au cerveau.

Le langage est complexe et nous commençons seulement à comprendre ses différentes composantes. Par exemple, nous devons prendre en compte les aspects sensoriels du langage. Pour comprendre ce que dit quelqu’un, nous devons détecter son discours et transmettre ces informations au cerveau. Le cerveau doit ensuite traiter ces signaux pour leur donner un sens. Des parties de notre cerveau doivent s’occuper de la syntaxe (comment l’ordre des mots affecte le sens) et de la sémantique (ce que les mots signifient réellement).

La mémoire est également très importante car nous devons nous souvenir du sens des mots. Ensuite, il y a tout le système de vocalisation qui est impliqué dans le travail sur ce que nous voulons dire et s’assurer que nous le disons clairement en coordonnant les muscles pour faire les bons bruits.

Certains oiseaux sont des mimiques talentueuses mais vous ne pourriez pas avoir une conversation avec un oiseau Mynah !

Etudier le langage en comparant différentes espèces est difficile car aucun autre animal ne s’approche de nos capacités linguistiques. Certains oiseaux sont des imitateurs talentueux mais vous ne pourriez pas avoir une conversation avec un oiseau Mynah ! Même lorsque nos plus proches parents, les chimpanzés, sont élevés dans des familles humaines, ils n’acquièrent jamais de compétences linguistiques. Bien que les chimpanzés puissent apprendre à comprendre notre langage et à utiliser des symboles « graphiques », ils ne sont guère enclins à communiquer autre chose que des informations de base, comme des demandes de nourriture. Les humains, en revanche, semblent être des communicateurs compulsifs.

Un gène maître du langage ?

Peut-être que le plus grand éclairage sur l’évolution du langage est venu des travaux sur le gène FOXP2. Ce gène joue un rôle clé dans le langage et la vocalisation et nous permet d’explorer les changements qui sous-tendent l’évolution du langage complexe.

Le gène FOXP2 a été découvert par Simon Fisher, Anthony Monaco et leurs collègues de l’Université d’Oxford en 2001. Ils ont découvert le gène en étudiant des échantillons d’ADN provenant d’une famille présentant des difficultés d’élocution et de langage particulières. Une quinzaine de membres de cette famille, répartis sur trois générations, étaient capables de comprendre parfaitement les mots prononcés, mais avaient du mal à les enchaîner pour former une réponse. Le mode de transmission de cette maladie suggère qu’il s’agit d’une maladie monogénique dominante (une seule copie du gène altéré suffit à perturber les capacités linguistiques globales). Les chercheurs ont identifié la zone du génome susceptible de contenir le gène affecté, mais ils n’ont pas pu identifier la mutation génétique spécifique dans cette région.

Ils ont ensuite eu un coup de chance, sous la forme d’un autre enfant non apparenté présentant des symptômes très similaires. En examinant l’ADN de cet enfant, ils ont identifié un réarrangement chromosomique qui tranchait un gène dans la région de l’ADN où ils soupçonnaient que se trouvait le gène muté. Ce gène était FOXP2. Après avoir séquencé le gène FOXP2 dans la famille, ils ont trouvé une mutation spécifique dans le gène qui était partagée par tous les membres de la famille affectés. Cela a confirmé l’importance de FOXP2 dans le langage humain.

Les mutations du gène FOXP2 interfèrent avec la partie du cerveau responsable du développement du langage.

Simon et ses collègues ont ensuite caractérisé FOXP2 comme un « contrôleur principal », régulant l’activité de nombreux gènes différents dans plusieurs zones du cerveau. L’un de ses rôles clés est la croissance des cellules nerveuses et les connexions qu’elles établissent avec d’autres cellules nerveuses au cours de l’apprentissage et du développement. Les mutations du gène FOXP2 interfèrent avec la partie du cerveau responsable du développement du langage, ce qui entraîne les problèmes de langage observés dans cette famille.

L’évolution du FOXP2

Le gène FOXP2 est hautement conservé entre les espèces. Cela signifie que le gène a une séquence d’ADN très similaire dans différentes espèces, ce qui suggère qu’il n’a pas beaucoup évolué au cours du temps. La protéine FOXP2 de la souris ne diffère de la version humaine que par trois acides aminés. La version du chimpanzé ne diffère de la version humaine que par deux acides aminés. Ces deux changements d’acides aminés pourraient être des étapes clés dans l’évolution du langage chez l’homme.

Quelle différence ces petits changements de séquence font-ils sur la fonctionnalité de la protéine FOXP2 ? Des études menées sur des souris montrent que le fait de changer la version murine du gène FOXP2 pour qu’elle ait la même séquence que la version humaine n’a que des effets subtils. Il est remarquable de constater que les souriceaux qui en résultent sont essentiellement normaux, mais présentent des changements subtils dans la fréquence de leurs vocalisations aiguës. Ils présentent également des modifications distinctives du câblage dans certaines parties de leur cerveau.

À partir de ces études, les scientifiques ont conclu que FOXP2 est impliqué dans la capacité du cerveau à apprendre des séquences de mouvements. Chez l’homme, cela s’est traduit par les mouvements musculaires complexes nécessaires à la production des sons de la parole, alors que chez d’autres espèces, il pourrait avoir un rôle différent, en coordonnant d’autres mouvements.

FOXP2 régule de nombreux autres gènes dans le corps et l’évolution semble avoir favorisé un sous-ensemble de ceux-ci également, en particulier chez les Européens. Les gènes régulés par FOXP2 sont importants non seulement dans le développement du cerveau, mais ils jouent également des rôles importants dans la reproduction humaine et l’immunité.

FOXP2 et les Néandertaliens

Les Néandertaliens peuvent avoir eu une certaine capacité de parole et de communication.

Les Néandertaliens ont généralement été caractérisés comme une espèce grande et brutale avec peu ou pas de développement intellectuel, social ou culturel. Cependant, le fait qu’ils possédaient le même gène FOXP2 que les humains modernes suggère que les Néandertaliens ont pu avoir une certaine capacité de parole et de communication.

Divers éléments de preuve ont contribué à établir une image de la façon dont les Néandertaliens auraient pu vivre et communiquer. Les documents archéologiques suggèrent qu’ils vivaient probablement en petits groupes et, en raison de leurs besoins énergétiques élevés, passaient la plupart de leur temps à chasser.

Il est peu probable que les Néandertaliens aient développé des groupes sociaux liés par une communication efficace. Cela est probablement dû au fait qu’ils n’avaient pas les capacités mentales clés nécessaires pour établir et maintenir des groupes sociaux. La pensée récursive (penser à la pensée), la théorie de l’esprit (apprécier ce qui se passe dans la tête d’une autre personne) et l’inhibition des réactions impulsives (être capable de contrôler ses impulsions) sont tous des éléments importants pour des interactions sociales réussies. Il est intéressant de noter que les lésions cérébrales et les troubles du développement, comme l’autisme, peuvent interférer avec ces capacités et les compétences sociales chez les humains.

Ces preuves suggèrent que le cerveau des Néandertaliens n’était peut-être pas câblé pour soutenir une communication efficace et des compétences diplomatiques. Il aurait été extrêmement difficile de s’entendre avec eux ! Le cerveau des Néandertaliens était probablement mieux adapté pour maximiser leurs capacités visuelles. Ils auraient utilisé leurs yeux surdimensionnés et leurs gros cerveaux pour survivre et chasser dans les conditions de faible luminosité en Europe. Cela aurait limité l’espace disponible dans le cerveau pour développer les systèmes nécessaires à la communication et aux interactions sociales. Cependant, leurs régions cérébrales sociales plus petites auraient pu leur permettre d’établir des réseaux sociaux plus petits, ce qui aurait pu améliorer leurs chances de survie dans le dur environnement européen.

Cette page a été mise à jour pour la dernière fois le 2019-06-20

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