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Le cerveau et l'événement

[article]

Année 1972 18 pp. 37-47
Fait partie d'un numéro thématique : L'événement
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Jean-Pierre Changeux Le cerveau et l'événement

La physique macroscopique distingue classiquement les structures en équilibre thermodynamique qui se conservent identiques à elles-mêmes sans échange d'énergie et de matière — un cristal est le type même de structure en équilibre — et les structures hors d'équilibre qui ne se maintiennent que par l'intermédiaire d'un échange obligatoire d'énergie ou de matière avec le milieu extérieur. Comme l'analyse avec beaucoup de justesse Prigogine dans Structure, Dissipation and Life (1), les êtres vivants se rangent dans la deuxième de ces catégories : celle des structures dissipatives. Les échanges obligatoires qu'ils effectuent avec l'environnement sont de deux ordres. D'abord, les matériaux et l'énergie servant à construire l'édifice vivant et à le conserver. Ensuite, plus discrets mais non moins essentiels, des échanges de signaux régulateurs. L'énergie totale échangée dans ce dernier cas est plusieurs ordres de grandeur inférieure à celle mise en œuvre par la première; de plus ces signaux ne sont en général pas directement incorporés dans la structure biologique. La pauvreté de leur contenu énergétique est balancée par la richesse de leur spécificité, de l'information qu'ils véhiculent. Ils règlent le fonctionnement de l'organisme vivant et en règlent souvent la construction. L'ensemble de ces échanges, métaboliques ou régulateurs, s'effectue de manière telle que l'organisme vivant maintient une organisation stable, en état de régime stationnaire, en d'autres termes se comporte comme un « homéostat » (2).

Je considérerai ici comme « événement » pour un organisme vivant toute modification de l'environnement, ou de l'organisme lui-même, susceptible de perturber cet état d'homéostasie. L'événement le plus simple sera la suppression ou la réduction des sources de matière et d'énergie nécessaires au métabolisme, ce qui entraîne l'arrêt de la croissance et la mort. Événement important certes mais dont l'analyse n'est pas du ressort de cet article. Autre classe d'événements : la modification des échanges de signaux régulateurs.

Chez les animaux un organe particulier : le système nerveux et, plus particulièrement, son prolongement antérieur, le cerveau, se spécialise dans l'échange de ces signaux. Par l'intermédiaire des organes des sens le cerveau reçoit les signaux, les intègre, donne des ordres, qui finalement se traduisent en action dont le résultat est le maintien ou l'établissement d'une certaine forme d'homéostasie. Il apparaît donc essentiel d'analyser quelles formes peuvent prendre les rencontres du cerveau avec son environnement et surtout quelles conséquences ces rencontres auront dans la réalisation de sa structure fonctionnelle. La complexité extrême du cerveau des mammifères supérieurs, de celui de l'homme en

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