Comment apprendre à donner du sens au monde des phénomènes qui stimulent constamment nos sens ? Est-ce quelque chose qui se produit en réponse aux expériences sensorielles qui nous bombardent avant la naissance ? Ou est-ce plutôt le résultat de structures innées, qui donnent un sens aux expériences à travers des schémas prédéterminés ? La réponse d’un grand philosophe comme Emmanuel Kant est que la connaissance naît toujours de l’expérience, qui cependant parvient à l’intellect à travers deux formes pures et a priori, l’espace et le temps, et s’élabore ensuite à l’aide d’une série de structures a priori, les catégories, qui organisent et unifient les données sensorielles. Quelques siècles plus tard, même la science semble aujourd’hui lui donner raison, d’une certaine manière : des recherches de l’Université de Californie à Santa Cruz ont démontré que les toutes premières activités électriques du cerveau ne sont pas aléatoires, mais ordonnées selon des schémas qui suggèrent l’existence d’une configuration innée qui nous aide à interpréter les stimuli sensoriels et ainsi à interagir avec le monde.
La recherche
L’étude a été réalisée à partir d’organoïdes, des structures tridimensionnelles obtenues à partir de cellules souches, qui reproduisent de manière réduite le fonctionnement d’un organe. Dans ce cas, il s’agissait évidemment d’organoïdes cérébraux. Une plateforme expérimentale parfaite pour étudier le développement du cerveau et l’évolution de son fonctionnement au cours des premiers stades de la maturation fœtale.
Au cours de la recherche, les organoïdes ont pu se développer pendant plusieurs mois, au cours desquels les chercheurs ont étudié leur activité électrique à l’aide de micropuces spécialisées. De cette façon, ils ont observé que l’activité des neurones dans les tout premiers stades du développement cérébral suit spontanément des modèles d’activation, ou « séquences neuronales », qui, dans le cerveau mature, sont associées à des activités sensorielles spécifiques. Dans le cerveau adulte, on pense que des séquences d’activation neuronales similaires codent une partie importante des informations traitées par le cerveau. Et comme dans l’expérience ils ont été observés dans des organoïdes sans apport sensoriel, ils doivent être apparus spontanément, en l’absence de tout stimulus expérientiel.
Qu’est-ce que ça veut dire?
L’architecture du cerveau semblerait donc produire de manière innée (a priori, comme dirait Kant) les séquences d’activation neuronale qui serviront à interpréter les données de l’expérience et à naviguer dans notre monde. En d’autres termes, les structures nécessaires à l’ordonnancement des données sensorielles sont déjà présentes dans notre intellect, avant qu’il n’expérimente les données sensorielles qu’il a pour tâche d’interpréter. Exactement comme l’imaginait le grand philosophe de Königsberg.
En termes plus contemporains, les auteurs de l’étude émettent l’hypothèse que notre cerveau possède des séquences d’activation innées, fixées dans notre génome et façonnées par l’évolution, qui au cours du développement sont recrutées et optimisées pour traiter les stimuli sensoriels. Une conclusion passionnante, qui confirme l’utilité des organoïdes cérébraux pour étudier le fonctionnement de l’organe le plus complexe de notre organisme. Et cela pourrait avoir des implications importantes dans le domaine de la santé à l’avenir.
« Nous démontrons qu’il existe une base pour capturer des dynamiques complexes qui pourraient être des signaux d’apparition pathologique et que nous pourrions étudier dans les tissus humains », souligne Tal Sharf, professeur de génie biomoléculaire à la Baskin School of Engineering qui a dirigé la recherche. « Cela nous permettrait de développer des thérapies, en travaillant avec des cliniciens au niveau préclinique pour développer des composés, des médicaments et des outils d’édition génétique moins chers, plus efficaces et plus productifs. »