Le prix Cat Nobel III

( Note: Cela fait partie d'une série de messages que j'écris en même temps que mon nouveau livre, The Tale of the Dueling Neurosurgeons .)

Les deux articles précédents de cette triade exploraient, d'une part, comment les expériences sur les chats fournissaient le premier aperçu réel des centres de vision du cerveau et, d'autre part, comment les expériences sur les chatons prouvaient que les cerveaux animaux ont des «fenêtres critiques» pendant l'enfance. certaines sensations ou bien leur cerveau ne sera pas correctement câblé. Aujourd'hui, je vais continuer ce thème felixit avec une autre histoire de chat-neuroscience, sur les hémisphères gauche et droit.

Le neuroscientifique Roger Sperry a sûrement vécu l'une des expériences les plus satisfaisantes de l'enseignement supérieur: tout en poursuivant son doctorat. Au début des années 1950, alors qu'il était postdoctorant, il a fini par démolir le travail de son conseiller avec quelques expériences simples et dévastatrices. (Vous pouvez lire tous les détails ici, le schadenfreude est délicieux.)

Après s'être installé comme professeur à Cal Tech, Sperry a décidé d'étudier le corps calleux, le principal faisceau de fibres nerveuses reliant l'hémisphère gauche et l'hémisphère droit. La plupart des scientifiques à l'époque ont suspecté que le corps calleux jouait un rôle dans la communication interhémisphérique. Mais c'était juste une supposition, et certaines preuves ont fait valoir contre elle: les rayons X ont révélé que certaines personnes étaient nées sans corps calleux, et elles semblaient très bien. Donc, Sperry a décidé de tester la théorie de la communication interhémisphérique chez les chats.

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Plus précisément, il a ouvert les crânes de quelques chats et sectionné leur corps calleux, divisant leur cerveau en deux. (Mis à part la douleur de couper le cuir chevelu, la chirurgie n'a pas blessé les chats, puisque le cerveau lui-même ne peut pas ressentir de douleur.) Après que les chats se soient rétablis, Sperry leur a appris à naviguer dans un labyrinthe. Comme prévu, après plusieurs tentatives, ces chats «split-brain» pourraient négocier les rebondissements sans problème.

Mais quand Sperry passa le patch à l'autre œil et remit le chat dans le labyrinthe, quelque chose de drôle se produisit: il commença à se perdre à nouveau. Pourquoi? Tout d'abord, en plus de couper leurs corps calleux, Sperry avait trafiqué les nerfs optiques des chats, de sorte qu'un œil ne fournissait des informations qu'à la moitié du cerveau. (Conformément au câblage transversal général du cerveau, il a relié l'œil gauche à l'hémisphère droit et vice-versa.) Ainsi, le champ visuel, en bloquant la vue d'un œil, limitait également l'information à la moitié du cerveau de chaque chat.

Deuxièmement, lorsque l'information est arrivée dans cette moitié du cerveau, elle est restée bloquée là, dans un silo, à cause du corps calleux sectionné. Par conséquent, même si chaque chat à cerveau divisé pouvait apprendre le labyrinthe avec la moitié de son cerveau, quand Sperry changea le patch – forçant l'autre moitié du cerveau à naviguer – le chat n'avait aucune idée de la direction à suivre. Fondamentalement, cela n'a pas été le cas pour les chats témoins du cerveau complet. Ils pouvaient naviguer aussi bien avec l'un ou l'autre œil, quel que soit l'œil qu'ils avaient utilisé pour apprendre le labyrinthe, parce que leurs corps calleux intacts pouvaient partager n'importe quelle information entre les deux hémisphères.

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Dans l'ensemble, c'était une affaire assez importante en soi, une preuve réelle que le but du corps calleux était de partager l'information entre les hémisphères gauche et droit. Mais cela a conduit à une compréhension encore plus grande du cerveau humain.

Pour voir pourquoi, nous devons faire un détour rapide dans l'épilepsie. Personne ne sait tout à fait la raison, mais la séparation chirurgicale du corps calleux peut réduire le taux et l'intensité des crises. Ainsi, au début des années 1960, quelques patients atteints d'épilepsie sévère ont eu leurs corps calleux coupés, les transformant en personnes à cerveau divisé.

Des tests de suivi ont montré que les patients se sont remarquablement bien débrouillés par la suite: la chirurgie a fourni le premier vrai soulagement que beaucoup avaient connu depuis des décennies, et ce, sans effets secondaires discernables. Pourtant, quelques catastrophes récentes avec des neurochirurgies agressives – l'AMM amnésique étant le meilleur exemple – avaient laissé les chirurgiens impliqués méfiants. Ils voulaient s'assurer qu'il n'y avait pas d'effets secondaires cachés. Ils ont donc appelé Sperry, un expert mondial sur le corps calleux, pour tester les patients. La neuroscience (en particulier la neuroscience pop) n'a jamais été la même.

Je ne vais pas insister sur les détails expérimentaux, mais Sperry a placé les patients devant un écran et a ensuite flashé des images à l'extrême gauche ou à l'extrême droite de celui-ci. De cette façon, tout comme avec les plaques oculaires des chats, il pourrait canaliser des informations dans l'hémisphère gauche ou droit seul. Et encore, en raison d'un manque de corps calleux, l'information ne pouvait pas échapper à cet hémisphère. En d'autres termes, Sperry avait effectivement isolé chaque hémisphère, ce qui n'était pas possible auparavant, puisque la grande majorité d'entre nous ont un corps calleux intact.

Ce que Sperry a découvert l'a stupéfié. Pour la première fois, les scientifiques ont pu démêler les différents talents et capacités du cerveau gauche et droit. Vous avez peut-être déjà entendu dire que l'hémisphère gauche est plus logique, ou qu'il fait un meilleur travail de passer des détails aux lois et aux principes généraux. Pendant ce temps, l'hémisphère droit reconnaît mieux les visages, fait un meilleur travail dans les tâches spatiales comme la rotation des objets mentalement, et gère la musique et d'autres choses "arty" d'une manière supérieure. Tout ce travail est né de Sperry et de sa cohorte de cerveaux scindés.

Certes, certaines personnes sont aujourd'hui plutôt emportées par la pensée du «cerveau gauche» par opposition à la «pensée du cerveau droit», et Sperry n'a pas soutenu les manifestations plus idiotes de cela. Mais il existe des différences réelles et réelles entre la façon dont le cerveau gauche et le cerveau droit voient le monde. Et sans le travail de Sperry – d'abord sur les chats à cerveau fendu, puis sur les humains à cerveau divisé – nous serions restés ignorants de cet aspect incroyable du cerveau humain.

En guise de coda pour ces trois blogs, je voudrais souligner que les protagonistes des deux premiers posts, Torsten Wiesel et David Hubel, et le protagoniste de celui-ci, Roger Sperry, ont tous partagé le Prix Nobel de physiologie / médecine en 1981. Franchement, le Comité Nobel semble les avoir assemblés arbitrairement, sans aucun thème unificateur. Mais une chose qui les a unis était leur décision d'utiliser des chats pour leur travail le plus crucial. Comme je l'ai noté dans le premier article, les neurosciences se sont largement orientées vers l'utilisation de souris et de singes, et avec raison. Mais certains des grands aperçus des siècles derniers ont jailli directement des cerveaux de nos amis félins les plus proches.